多处理器调度完全攻略

迄今为止，我们主要集中讨论单处理器系统的 CPU 调度问题。如果有多个 CPU，则负载分配成为可能，但是调度问题就相应地更为复杂。许多可能的方法都已试过，但与单处理器调度一样，没有最好的解决方案。

多处理器调度的方法

对于多处理器系统，CPU 调度的一种方法是让一个处理器（主服务器）处理所有调度决定、I/O 处理以及其他系统活动，其他的处理器只执行用户代码。这种非对称多处理很简单，因为只有一个处理器访问系统数据结构，减少了数据共享的需要。

第二种方法是使用对称多处理（SMP），即每个处理器自我调度。所有进程可能处于一个共同的就绪队列中，或每个处理器都有它自己的私有就绪进程队列。不管如何，调度这样进行：每个处理器的调度程序都检查共同就绪队列，以便选择执行一个进程。如果多个处理器试图访问和更新一个共同的数据结构，那么每个处理器必须仔细编程，必须确保两个处理器不会选择同一进程，而且进程不会从队列中丢失。

几乎所有现代操作系统，包括 Windows、Linux 和 Mac OSX，都支持 SMP。本节余下部分讨论有关 SMP 系统的多个问题。

处理器亲和性

考虑一下，当一个进程运行在一个特定处理器上时缓存会发生些什么。进程最近访问的数据更新了处理器的缓存。结果，进程的后续内存访问通常通过缓存来满足。

现在考虑一下，如果进程移到其他处理器上则会发生什么。第一个处理器缓存的内容应设为无效，第二个处理器缓存应重新填充。由于缓存的无效或重新填充的代价高，大多数 SMP 系统试图避免将进程从一个处理器移到另一个处理器，而是试图让一个进程运行在同一个处理器上。这称为处理器亲和性，即一个进程对它运行的处理器具有亲和性。

处理器的亲和性具有多种形式。当一个操作系统试图保持进程运行在同一处理器上时（但不保证它会这么做），这种情况称为软亲和性。这里，操作系统试图保持一个进程在某个处理器上，但是这个进程也可迁移到其他处理器。相反，有的系统提供系统调用以便支持硬亲和性，从而允许某个进程运行在某个处理器子集上。

许多系统提供软的和硬的亲和性。例如，Linux 实现软亲和性，但是它也提供系统调用 sched_setaffinity() 以支持硬亲和性。