7、Linux时间管理与进程调度机制解析
Linux时间管理与进程调度机制解析
1. Linux时间管理架构
Linux内核需要处理多项与时间相关的活动，具体如下：
- 更新系统启动后的已用时间。
- 更新时间和日期。
- 为每个CPU确定当前进程的运行时长，若超出分配时间则进行抢占（时间片分配后续会详细讨论）。
- 更新资源使用统计信息。
- 检查每个软件定时器的时间间隔是否已到。
Linux的时间管理架构由与时间流相关的内核数据结构和函数组成。基于80x86的多处理器机器和单处理器机器的时间管理架构略有不同：
- 单处理器系统中，所有时间管理活动都由全局定时器（可编程间隔定时器或高精度事件定时器）引发的中断触发。
- 多处理器系统中，一般活动（如软件定时器处理）由全局定时器的中断触发，而特定于CPU的活动（如监控当前运行进程的执行时间）由本地APIC定时器的中断触发。
不过，这两种情况的界限有时并不清晰。例如，早期基于Intel 80486处理器的SMP系统没有本地APIC，如今也存在一些有问题的SMP主板，导致本地定时器中断无法使用，此时SMP内核需采用单处理器的时间管理架构；而近期的单处理器系统有本地APIC，单处理器内核也常使用SMP的时间管理架构。为简化描述，我们只讨论两种“纯粹”的时间管理架构。
Linux的时间管理架构还依赖于时间戳计数器（TSC）、ACPI电源管理定时器和高精度事件定时器（HPET）的可用性。内核使用两个基本的时间管理函数：一个用于更新当前时间，另一个用于计算当前秒内已过去的纳秒数。获取后一个值有不同方法，若CPU有时间戳计数器或HPET，可使用更精确的方法；反之则使用不太精确的方法。