多處理器排程完全攻略

迄今為止，我們主要集中討論單處理器系統的 CPU 排程問題。如果有多個 CPU，則負載分配成為可能，但是排程問題就相應地更為複雜。許多可能的方法都已試過，但與單處理器排程一樣，沒有最好的解決方案。

多處理器排程的方法

對於多處理器系統，CPU 排程的一種方法是讓一個處理器（主伺服器）處理所有排程決定、I/O 處理以及其他系統活動，其他的處理器只執行使用者程式碼。這種非對稱多處理很簡單，因為只有一個處理器存取系統資料結構，減少了資料共用的需要。

第二種方法是使用對稱多處理（SMP），即每個處理器自我排程。所有進程可能處於一個共同的就緒佇列中，或每個處理器都有它自己的私有就緒進程佇列。不管如何，排程這樣進行：每個處理器的排程程式都檢查共同就緒佇列，以便選擇執行一個進程。如果多個處理器試圖存取和更新一個共同的資料結構，那麼每個處理器必須仔細程式設計，必須確保兩個處理器不會選擇同一進程，而且進程不會從佇列中丟失。

幾乎所有現代作業系統，包括 Windows、Linux 和 Mac OSX，都支援 SMP。本節餘下部分討論有關 SMP 系統的多個問題。

處理器親和性

考慮一下，當一個進程執行在一個特定處理器上時快取會發生些什麼。進程最近存取的資料更新了處理器的快取。結果，進程的後續記憶體存取通常通過快取來滿足。

現在考慮一下，如果進程移到其他處理器上則會發生什麼。第一個處理器快取的內容應設為無效，第二個處理器快取應重新填充。由於快取的無效或重新填充的代價高，大多數 SMP 系統試圖避免將進程從一個處理器移到另一個處理器，而是試圖讓一個進程執行在同一個處理器上。這稱為處理器親和性，即一個進程對它執行的處理器具有親和性。

處理器的親和性具有多種形式。當一個作業系統試圖保持進程執行在同一處理器上時（但不保證它會這麼做），這種情況稱為軟親和性。這裡，作業系統試圖保持一個進程在某個處理器上，但是這個進程也可遷移到其他處理器。相反，有的系統提供系統呼叫以便支援硬親和性，從而允許某個進程執行在某個處理器子集上。

許多系統提供軟的和硬的親和性。例如，Linux 實現軟親和性，但是它也提供系統呼叫 sched_setaffinity() 以支援硬親和性。

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