开发内核以支持多个CPU

Question

我希望进入操作系统内核开发，并认为我的贡献是扩展SANOS操作系统以支持多个核心机器。我一直在阅读有关操作系统（Tannenbaum）的书籍，以及研究BSD和Linux如何应对这一挑战，但仍然坚持几个概念。

1. SANOS在多个CPU上运行时是否需要更复杂的调度算法？或者当前的工作正常？

2. 我知道线程与启动它们的核心具有亲和性是一个好主意，但这是通过调度还是通过更改线程创建方式的实现来处理的？

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3. 需要考虑哪些SANOS可以在拥有数百个内核的计算机上运行？据我所知，BSD和Linux最多只支持最多十几个内核。

Answer 1

你的阅读材料很好。所以没有问题。另请参阅斯坦福大学关于操作系统设计的CS下载讲座。

1. 调度算法可能需要更复杂。这取决于运行的应用程序类型以及它们的贪婪程度。他们是自我屈服还是被迫。那种事。这更像是您的流程想要或期望的问题。 RTOS的调度比桌面更复杂。
2. 线程应该与一个核心具有亲缘关系，因为一个进程中的2个线程可以并行执行...但不能在同一个核心上实时进行。将它们放在不同的核心上可以让它们真正并行运行。此外，还可以针对核心关联优化缓存。这实际上是您的线程实现和调度程序的混合。 sched可能希望确保线程在核心上同时启动，而不是ad-hoc以减少线程等待彼此和事情的时间。如果你的线程库是用户空间，也许它会分配核心，或者让调度程序根据容量或最近的死亡来决定。
3. 可伸缩性通常是内核限制（可以是任意的）。在Linux中，如果我记得，限制是由于在调度程序中保存CPU信息结构的数组的静态大小调整。因此它们是固定的大小。这可以通过重新编译内核来改变。大多数好的调度算法都支持非常多的内核。随着核心或处理器数量的增加，您需要注意不要过多地分解流程执行。如果一个程序有2个线程，请尝试在近距离接近时安排它们，因为它们之间可能存在因果关系（通过共享数据）。

您还需要确定如何实现线程，以及如何在内核中表示进程（无论是重量级还是轻量级）。线程内核是否受管理？用户空间管理？这些都会对调度程序设计产生影响。看看POSIX线程如何在各种操作系统中实现。您可以考虑以下事项：）

简而言之对于逻辑所处或应该驻留的位置，实际上没有任何直接的答案。这完全取决于设计，应用期望，时间限制（在程序上）等等。

希望这有帮助，但我不是这里的专家。