【IT168 技术文档】

　　Max Bruning 是一名教师、资讯专家，他的教授内容包括Solaris内部组织，设备驱动，内核和应用的crash分析及调试，网络组织和其他一些特定科目。

　　在解释这些子系统在Solaris中是如何实现的时候，他的学生们总会问“Linux里它是怎么工作的？”或者“FreeBSD里是这样，Solaris里呢？”这种经历最终让Max在OpenSolaris网站写了这篇名为A Comparison of Solaris, Linux, and FreeBSD Kernels（http://www.opensolaris.org/os/article/2005-10-14_a_comparison_of_solaris__linux__and_freebsd_kernels/）的文章。

　　文章里讨论了调度、内存管理、文件系统架构－－这3个子系统在任何操作系统中都有普遍应用，而且他们是最well-understood 的组件。

　　目前很多分析或对比文章所引用的材料及代码都比较老，与现实脱节，Max推荐如下几个多少比较up to date的网站：

　　1.Solaris Vs. Linux（http://www.softpanorama.org/Articles/solaris_vs_linux.shtml）

　　2.Comparing MySQL Performance（http://software.newsforge.com/print.pl?sid=04/12/27/1243207）

　　3.Fast Track to Solaris 10 Adoption（http://see.sun.com/Apps/DCS/mcp?q=STI00HTG6Hjxpv）

　　4.Solaris 10 Heads for Linux Territory（http://www.redorbit.com/news/technology/135074/solaris_10_heads_for_linux_territory/index.html）

　　其实抛开3个系统之间的差别，他们也有很多相似之处。除了那些不同的命名习惯，这些OS在实现不同概念的时候采用了非常相似的方法。他们都支持线程的分时调度，支持最近未使用页面替换算法实现请求调页，支持虚拟文件系统层允许不同文件系统架构。这个系统里的一个好概念在另一个系统里也会采用。比如Linux也接受并实现了 Solaris slab 内存分配算法的概念。FreeBSD 代码里的很多术语在Solaris里也出现了。考虑到这3个系统的源代码都能得到了， fxr.watson.org提供了系统源码的交叉阅读浏览，可能会发现很多有趣的地方。

 　　调度和调度器

 　　Solaris的调度单位是kthread_t，FreeBSd是thread，Linux是task_struct。抬高一级，Solaris的进程是proc_t，当然每个进程里的线程就是kthread_t；Linux的进程和线程都由task_struct 表示，单线程的进程在Linux里是一个task_struct。单线程的进程在Solaris里有一个proc_t，一个kthread_t，还有一个klwp_t表示。klwp_t提供了用户和内核模式线程切换的存储区。FreeBSD里的单线程进程有一个proc ，一个thread 和一个ksegrp 。ksegrp 是“内核调度的实体组kernel scheduling entity group”。三个系统的线程表示结构不同，不过都支持调度线程。和大家熟悉的基本一样，调度是基于优先级的。小小的数学问题是，在Linux和FreeBSD里，数字越小，优先级越高；而SUN的宝贝却喜欢数字越大，优先级越高。具体可以参考下表。

　　三个系统都更推崇interactive 线程/进程（下面会提到interactive怎么回事）。Interactive 线程比compute-bound 线程优先级要高，不过得到的时间片要少一些。Solaris，FreeBSD和Linux都使用每CPU的“运行队列 runqueue”。FreeBSD和Linux有一个active队列和一个expired队列。名字说得很清楚了－－系统从active上按照优先级选择线程进行调度。用完自己时间片的线程就从active搬到expired上（或者为了避免“饿死”的其他情况），active空以后，内核交换active和expired。FreeBSD还多一个idle 队列－－其他两个queue都空的时候才轮到这个。Solaris的概念是每CPU“调度队列 dispatch queue”。线程用完时间片后，内核给其一个新优先级然后放回调度队列。所有3个系统的runqueue，对不同优先级的可运行线程都分别有链表。FreeBSD四个优先级共享一个链表，Solaris和Linux则每个优先级一个链表。

　　Linux和FreeBSD结合运行时间和睡眠时间计算线程的interactive-ness，Solaris查表。他们都不支持“gang scheduling”。每个OS都调度下一个线程而不是N个线程开始运行。这3个OS都有利用CACHE（warm affinity）和负载均衡的机制。对超线程CPU，FreeBSD能尽量将多个线程保持在一个CPU节点上（当然可能是不同的CPU超线程上）。Solaris也有类似机制，不过是在用户和应用的控制下，而且并不限于CPU的超线程，他们的术语是processor sets，FreeBSD的叫法是“processor groups”。

　　和其他2个OS最大的不同是，Solaris同时支持多个“scheduling classes”。3个OS都支持POSIX的SCHED_FIFO，SCHED_RR和SCHED_OTHER （或者SCHED_NORMAL）。SCHED_FIFO 和SCHED_RR通常支持实时线程（译者持不同意见）。Solaris和Linux为支持实时线程都支持了内核抢占。Solaris支持fixed priority类，system class的是系统线程（比如换页线程），interactive的是在X控制下运行窗口环境的线程，还有一个Fair Share Scheduler 用于资源管理（具体可以参考Solaris资料）。FreeBSD的调度器是在编译时决定的，Linux的调度？－－要看版本了。

　　支持在系统中加入新的调度类是要付出代价的。内核中每个可能决定调度的地方都得有一个间接得函数调用去call调度类相关的代码。比如，当一个线程将要sleep时，内核调用调度类相关代码，完成该类中线程sleep需要完成工作。在Linux和FreeBSD上，调度已经完成了所有工作。不需要再来一个间接调用。额外的层次，就意味着Solaris的调度要占用稍微多一点的系统开销－－不过提供了更多的功能。