Linux进程调度

调度程序负责决定将哪个进程投入运行，何时运行以及运行多长时间。

什么时候调度进程

调度的过程

调度的主战场：就绪队列（也可能是cfs的红黑树）

从中选出一个最值得运行的任务。

核心是调度算法

实质性当作是进程切换

时间中断是驱动力

调整优先级

进程状态改变

CFS

调度分配算法的理想目标

在一个处理器上并行运行n个程序，每个程序都认为自己占有处理器的性能的1/n。

虚拟运行时间：用于度量一个进程已经占用 CPU 时间的加权量

• 初始值： 当一个进程开始运行时，其虚拟运行时间被初始化为零。
• 更新过程： 当进程运行时，它的虚拟运行时间会不断地增加，代表它在 CPU 上度过的时间。更新的方式是根据进程的负载权重（load weight）来调整虚拟运行时间的增长速度。负载权重较高的进程增加虚拟运行时间的速度相对较慢，以保持相对公平。
• 调度决策： 在选择下一个要运行的进程时，CFS会查找具有最小虚拟运行时间的进程。这样，相对于已经消耗了较多 CPU 时间的进程，虚拟运行时间较少的进程更有可能被选中。

进程选择：挑最小虚拟运行时间的进程

用红黑树来组织，并迅速找到最小虚拟运行时间，进程阻塞或者结束会在树中删除。

调度类

在进程调度中，操作系统通常使用多种调度策略（调度类）来满足不同的需求。每个调度策略都可以被看作是一个调度器类，它负责根据特定的规则和算法选择下一个要执行的进程。
调度器会根据进程的优先级，以及实时调度策略（如果有的话），将进程分配到相应的调度类。

调度器：根据调度类的优先级选出一个调度类执行其提供的进程

在Linux内核的调度框架中，调度器会根据进程的静态优先级（static priority）来确定使用哪个调度类。Linux内核中有多个调度策略，例如 Completely Fair Scheduler (CFS)、Round Robin (时间片轮转)、Real-Time (实时)等。每个进程都有一个静态优先级，用于表示其相对于其他进程的调度优先级。

休眠和唤醒

休眠原因：io等待等
休眠过程：进程把自己标记成休眠状态，从可执行红黑树中移出，放入等待队列，然后调用schedule()选择和执行一个其他进程。
唤醒过程：进程被标记为可执行状态，从等待队列移动到可执行红黑树。

等待队列

进程把自己设置为不可执行状态然后放入等待队列，等等待事件发生时，队列上的进程会被唤醒。

抢占和上下文

在thread_info中存在need_resched标志位，如果值为真，从系统调用或者中断处理程序返回后（或者一个一个进程执行完它划分的时间后，需要被抢占了）会检查，如果为真，则会调用schedule()进行进程调度。

用户抢占

发生时间：
从系统调用返回用户空间时。
从中断处理程序返回用户空间时。

内核抢占

在2.6前的linux版本内核代码需要一直执行直到结束，而2.6之后在安全的情况下可以抢占。

实时调度

实时调度是指在计算机系统中为实时任务（real-time tasks）分配CPU时间的过程。
实时调度在一些对时间敏感的应用领域非常重要，例如航空航天、医疗设备
有两种方法：

• FIFO队列
• 时间片轮询