Android 操作系统调度与上下文切换175

在 Android 操作系统中，进程调度和上下文切换对于保持系统响应性和性能至关重要。进程调度决定了 CPU 时间如何分配给不同的进程，而上下文切换负责在进程之间切换时保存和恢复处理器状态。

进程调度

Android 使用一种抢占式多级反馈调度算法，称为 CFS (完全公平调度)。CFS 根据以下因素对进程进行优先级排序：
Nice 值：一个进程可以拥有的数字，表示其优先级。较低的 Nice 值表示较高的优先级。
运行时间：进程运行的时间。运行时间越长，优先级越低。
等待时间：进程等待 CPU 时间的时间。等待时间越长，优先级越高。

CFS 算法还为每个优先级级别分配时间片。当一个进程耗尽其时间片时，它将被另一个更高优先级的进程抢占。这确保了所有进程都能公平地获得 CPU 时间，同时仍然优先考虑交互式进程。

上下文切换

上下文切换是在进程之间切换时保存和恢复处理器状态的过程。它涉及保存旧进程的寄存器、堆栈和程序计数器，然后加载新进程的相应信息。上下文切换是一个相对昂贵的操作，因此 Android 尽可能避免它。

为了减少上下文切换的开销，Android 使用以下技术：
线程池：Android 使用线程池来管理线程。当一个线程完成时，它被返回到池中，而不是被销毁。这避免了线程创建和销毁时的上下文切换。
轻量级进程：Android 使用轻量级进程 (LWP) 来表示进程。与传统进程相比，LWP 具有较小的内存占用，并且可以更轻松地创建和销毁。这减少了与进程管理相关的上下文切换。
futex：futex 是非阻塞同步原语，用于避免在获取锁时进行不必要的上下文切换。futex 允许线程等待锁而无需进入睡眠状态，从而节省了上下文切换时间。

通过结合这些技术，Android 可以将上下文切换的开销降至最低，确保系统的响应性和整体性能。

2024-11-17

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