开发内核以支持多个CPU

Question

我期待进入操作系统内核开发，并认为我的贡献将是扩展SANOS操作系统以支持多核心机器。我一直在阅读操作系统（Tannenbaum）的书籍，以及研究BSD和Linux如何应对这一挑战，但仍然困扰于几个概念。

1. 当SANOS在多CPU上运行时，是否需要更复杂的调度算法，或者当前哪些地方工作正常？

2. 我知道，线程与启动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？

3. 需要考虑哪些因素以使SANOS可以在具有数百个内核的机器上运行？据我所知，BSD和Linux最多只支持最多十几个内核。

Answer 1

你的阅读材料不错。那里没有问题。也可以看看斯坦福大学的操作系统设计CS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的类型以及它们是多么贪婪。他们是屈服于自己还是被迫？那种事。这更多的是你的流程需要或预期的问题。实时操作系统的调度比桌面更复杂。
2. 线程应该对一个内核具有亲和力，因为一个进程中的2个线程可以并行执行，但不能在同一个内核上同时执行。将它们放在不同的内核上可以让它们真正并行运行。也可以针对核心关联优化高速缓存。这实际上是您的线程实现和调度程序的混合。 sched可能希望确保线程同时在核心上启动，而不是临时性地减少线程在其他事物上等待的时间量。如果你的线程库是用户空间，也许它分配核心，或者让调度程序根据容量或最近的死亡来决定。
3. 可伸缩性通常是一个内核限制（可以是任意的）。在Linux中，如果我记得，限制是由于调度程序中包含CPU信息结构的数组的静态大小。因此他们是一个固定的大小。这可以通过重新编译内核来改变。大多数好的调度算法将支持大量的内核。随着核心或处理器数量的增加，您需要小心不要过多地分割流程执行。如果一个程序有2个线程，请尝试在近距离接近时间安排它们，因为它们之间可能存在因果关系（通过共享数据）。

您还需要确定您的线程是如何实现的，以及在内核中如何表示一个进程（重或轻）。线程内核是否管理？用户空间管理？这些都对调度程序设计产生影响。看看POSIX线程是如何在各种操作系统中实现的。有这么多想你:)

总之有没有真正的任何直接的答案，逻辑或应该居住。这完全取决于设计，应用程序期望，时间限制（在程序上）等等。

希望这可以帮助，但我不是这里的专家。