《深入理解Linux内核》--第七章：进程调度：读书笔记

零、感想
      进程调度涉及的 priority、进程的状态（TASK_RUNNING、TASK_INTERRUPT、TASK_UNINTERRUPT、TASK_STOPPED）。Linux系统有个PID为0的进程——swapper进程（只有在CPU不能执行其他进程才执行）。
       在多处理器系统中涉及 调度域，比较值得注意的是Intel的超线程技术（包括几个内部寄存器的拷贝，当前线程在访问内存的间隙时，处理器可以使用它的机器周期去执行另一个线程），因为超线程技术，引入了逻辑CPu和物理CPU的概念，在一个物理CPU中可以有两个逻辑CPU（超线程所致）；超线程中又带来一个注意点就是：当调度程序检查其他CPU空闲与否时，调度程序需要判断物理CPU是否有空，如果仅仅是超线程CPU的一个逻辑CPU空闲而另一个忙碌则不能将其它CPU上待运行的进程调度该物理CPU上。
      在多处理器系统中，如果被迁移的进程已经在远程CPU的 Cache中（高速缓存命中），那么不应该迁移该进程到其他CPU上去执行，因为已经在远程CPU上可能Cache中的数据和RAM中的数据不一致，需要等待期写回。
      比较重要的数据结构：runqueue（运行队列）
      比较重要的函数：schedule（）进程调度函数 。

一、单核调度策略及数据结构和函数
     进程一种分类：I/O受限（I/O-bound)、CPU受限（CPU-bound）
     进程另一种分类：交互式（Interactive）经常与用户进行交互、
                             批处理（batch）不必与用户交互，经常在后台运行、
                             实时（real-time）要很短的相应时间，而且响应时间的变化应该小
                         交互式进程相对有较高的优先级，不管时间片多长，都会很快抢占批处理进程。
      如果进程进入TASK_RUNNING状态，内核检查它的动态优先级是否大于当前运行进程的优先级。
     1）调度算法
      调度类型：a）SCHED_FIFO，如果没有比当前优先级高（不包括同级）的进程则一直使用CPU直到
                          放弃 。 CPU调度室，将进程描述符放在运行队列链表的当前位置
                     b）SCHED_RR,时间片轮转，CPU调度时，将进程描述符放在运行队列链表的末尾。
                     c）SCHED_NORMAL,普通分时
      基本时间片（ms）= a】 （140-静态优先级）*20， 静态优先级<120
                                   b】 （140-静态优先级）*5，   静态优先级>=120
      动态优先级=max{100，min【静态优先级-bonus+5，139】}
                        bonus：0~10，<5表示降低动态优先级以表示惩罚，>5表示升高优先级表奖赏。
                       bonus-5>=静态优先级/4-28
      活动和过期进程：a】活动进程，还没有用完他们的时间片，运行它们运行
                              b】过期进程，这些可运行（TASK_RUNNING）进程用完了它们的时间片，被禁止
                                   运行，直到所有活动进程都过期，才恢复运行。
                              注意：一般复杂些，用完其时间片的交互式进程通常仍然是活动进程。实时进程总是
                                      被当做活动进程。
       2)数据结构
       runqueue运行队列（存放在runqueues的Per-CPU变量中）：
                     系统中每个可运行进程属于且只属于一个运行队列。
                     array字段：包含两个prio_array_t结构数组。
                      每个prio_array_t数据结构都表示一个可运行进程集合：      包括140个双向链表头（每
                      个链表对应一个可能的进程优先级0~139），一个优先级位图，  一个可运行进程集合的
                      进程数量的计数器。

       进程描述符
             thread_info->cpu：可运行进程所在队列的逻辑CPU号（注意是threa，所以是线程级的
                                           CPU逻辑号）。
             time_slice:进程时间片中海剩余的时钟节拍数。
                              p->time_slice=(current->time_slice+1)>>1;
                              curent->time_slice>>=1;（如果当前为1，则子进程为1，自己为0，父爱伟大）
                              父进程创建子进程是，time_slice划分为两等分，一份给父进程，一份给子进程。
                              （避免无限获得CPU时间：父进程创建一个运行相同代码的子进程，并随后杀死自
                              己，通过适当调节创建速度，子进程总是在父进程过期之前获得新的时间片）
          3）函数
            scheduler_tick()维持当前最新的time_slice计数器
            try_to_wake_up()唤醒随眠进程
                                        将进程状态设置为TAK_RUNNING，然后把进程插入到本地CPU的运顶队列
            recalc_task_prio()更新动态优先级 和平均睡眠时间
            schedule()选择要被执行的新进程
                             在运行队列的链表中找到一个进程，将CPU分配给这个进程.
                             如果进程current设置了TIF_NEED_RESCHED为1，则需要调用schedule()
            load_balance()维持多处理器系统中运行队列平衡

二、多处理系统中运行队列平衡
      多处理涉及体系结构：a】标准的多处理器体系结构:共有的RAM被所有CPU共享
                                    b】超线程:包括几个内部寄存器的拷贝，当前线程在访问内存的间隙时，处理
                                                    器可以使用它的机器周期去执行另一个线程.
                                    c】NUMA：CPU和RAm以本地“节点”为单位分组。内存仲裁器是多处理器系
                                                    统的性能瓶颈。本地CPU访问远程RAM比较慢。
                                                   （这样一个保持可运行状态的进程通常限制在一个固定CPU上）
       调度域：一个CPU集合。最上层的调度域包括多个子调度域，每个子调度域包括一个CPU子集。

       函数：
           rebalance_tick():
           load_balance()
           move_task()          
      

三、调度使用的函数：
      nice()系统调用：允许进程改变它们基本优先级。
      getpriority(),setpriority()
      sched_getaffinity(), sched_setaffinity()

英文含义：
Schedule Policy调度策略
time  sharing 时分
NUMA （Non-Uniform Memory Access）非一致内存访问
RR（Round-robin），轮转
Schedule domain 调度域