Linux内核中进程调度的分析

请描述linux下常见的调度策略及调度原理在Linux下，常见的进程调度策略包括：1.CFS（Completely Fair Scheduler）完全公平调度器：CFS是Linux内核默认的调度策略。

它通过使用红黑树数据结构来维护进程队列，以确保公平分配CPU时间片。

CFS基于进程的虚拟运行时间（vruntime）进行调度，根据进程的优先级和历史执行情况来分配CPU时间。

2.实时调度策略：Linux提供了多种实时调度策略，包括先来先服务（FIFO）和轮转（Round Robin）调度策略。

实时任务具有较高的优先级，可以实时响应系统事件，适用于对时间敏感的应用，如嵌入式系统和实时视频处理等。

3.基于优先级的调度策略：Linux还支持基于静态优先级和动态优先级的调度策略。

这些策略根据进程的优先级决定调度顺序，优先级较高的进程将获得更多的CPU时间。

调度原理是指操作系统如何决定哪个进程获得CPU资源的分配。

Linux的调度器使用时间片轮转和优先级调度等策略来实现公平和高效的调度。

调度器会根据不同的调度策略和优先级，分配给每个进程一定的CPU时间片。

时间片指定了进程能够运行的时间段。

当一个进程的时间片用完或发生了阻塞事件时，调度器会将CPU 分配给下一个就绪状态的进程。

CFS调度器基于虚拟运行时间（vruntime）来分配CPU时间。

vruntime表示进程所需的实际运行时间，CFS通过比较进程的vruntime来决定下一个运行的进程。

较长时间没有运行的进程会被赋予更长的时间片，以实现公平调度。

实时调度策略将优先级更高的实时任务放在优先级队列的前面，以确保它们及时地响应系统事件。

在实时任务运行期间，其他普通优先级的任务将被暂时挂起。

总的来说，Linux的调度器通过多种调度策略和优先级，根据不同类型的任务和进程的要求，合理分配CPU资源，以实现公平、高效和响应及时的调度。

这样可以确保系统的正常运转并提高性能。

进程的创建和调度分析关于task_struct数据结构每个进程在内核中都有⼀个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。

task_struct是Linux内核的⼀种数据结构，它会被装载到RAM中并且包含着进程的信息。

每个进程都把它的信息放在 task_struct 这个数据结构体，task_struct 部分内容如下：struct task_struct{pid_t pid; //进程iduid_t uid,euid;gid_t gid,egid;volatile long state; //进程状态，0 running（运⾏/就绪）；1/2 均等待态，分别响应/不响应异步信号；//4 僵⼫态，Linux特有，为⽣命周期已终⽌，但PCB未释放；8 暂停态，可被恢复int exit_state; //退出的状态unsigned int rt_priority; //调度优先级unsigned int policy; //调度策略struct list_head tasks;struct task_struct *real_parent;struct task_struct *parent;struct list_head children,sibling;struct fs_struct *fs; //进程与⽂件系统管理，进程⼯作的⽬录与根⽬录struct files_struct *files; //进程对所有打开⽂件的组织，存储指向⽂件的句柄们struct mm_struct *mm; //内存管理组织，存储了进程在⽤户空间不同的地址空间，可能存的数据，可能代码段struct signal_struct *signal; //进程间通信机制--信号struct sighand_struct *sighand; //指向进程cputime_t utime, stime; //进程在⽤户态、内核态下所经历的节拍数struct timespec start_time; //进程创建时间struct timespec real_start_time; //包括睡眠时间的创建时间}关于do_fork（）函数调⽤Linux中创建进程有三个函数fork（）,vfork（）和clone（），do_fork（）函数对应其系统调⽤。

linux下常见的调度策略及调度原理Linux是一种开源的操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式设备中。

在Linux系统中，进程调度策略是操作系统的核心组成部分之一，它决定了进程的执行顺序和时间分配。

本文将介绍Linux下常见的调度策略及其调度原理。

在Linux系统中，常见的进程调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度（Priority Scheduling）等。

先来先服务（FCFS）是一种简单而直观的调度策略，它按照进程到达的先后顺序进行调度。

即当一个进程到达系统时，它将被放入就绪队列的末尾，并等待CPU的分配。

当CPU空闲时，系统将选择就绪队列中的第一个进程分配给CPU执行。

这种调度策略的优点是公平性强，但缺点是无法处理长作业和短作业的差异，容易产生"饥饿"现象。

最短作业优先（SJF）调度策略是根据进程的执行时间来决定优先级的调度策略。

即系统会选择执行时间最短的进程先执行，以减少平均等待时间。

这种调度策略的优点是能够最大程度地减少平均等待时间，但缺点是可能会出现长作业等待时间过长的问题。

时间片轮转（RR）是一种基于时间片的调度策略，每个进程被分配一个固定长度的时间片。

当一个进程的时间片用完时，系统将把CPU分配给下一个进程。

这种调度策略的优点是能够有效地平衡进程之间的响应时间，但缺点是可能会导致频繁的上下文切换。

优先级调度（Priority Scheduling）是一种根据进程优先级来决定调度顺序的策略。

每个进程被分配一个优先级，优先级越高的进程越容易被调度执行。

这种调度策略的优点是能够根据不同进程的需求进行灵活调度，但缺点是可能会导致低优先级进程的"饥饿"问题。

在Linux系统中，调度算法的实现是通过内核的进程调度器来完成的。

内核中的调度器会根据不同的调度策略来选择下一个要执行的进程，并将其上下文切换到CPU中执行。

深⼊解读Linux进程调度Schedule【转】调度系统是现代操作系统⾮常核⼼的基础⼦系统之⼀，尤其在多任务并⾏操作系统（Multitasking OS）上，系统可能运⾏于单核或者多核CPU上，进程可能处于运⾏状态或者在内存中可运⾏等待状态。

如何实现多任务同时使⽤资源并且提供给⽤户及时的响应实现实时交互以及提供⾼流量并发等对现代操作系统的设计实现带来了巨⼤挑战，⽽Linux调度⼦系统的设计同样需要实现这些看似⽭盾的要求，适应不同的使⽤场景。

我们看到Linux是⼀个复杂的现在操作系统，各个⼦系统之间相互合作才能完成⾼效的任务。

本⽂从围绕调度⼦系统，介绍了调度⼦系统核⼼的概念，并且将其与Linux各个相关组件的关系进⾏探讨，尤其是与调度⼦系统息息相关的中断（softirq和irq）⼦系统以及定时器Timer，深⼊⽽全⾯地展⽰了调度相关的各个概念以及相互联系。

由于笔者最近在调试PowerPC相关的芯⽚，因此相关的介绍会以此为例提取相关的内核源代码进⾏解读展⽰。

涉及的代码为Linux-4.4稳定发布版本，读者可以查看源码进⾏对照。

1. 相关概念要理解调度⼦系统，⾸先需要总体介绍调度的流程，对系统有⼀个⾼屋建瓴的认识之后，再在整体流程中对各个节点分别深⼊分析，从⽽掌握丰富⽽饱满的细节。

在系统启动早期，会注册硬件中断，时钟中断是硬件中断中⾮常重要的⼀种，调度过程中需要不断地刷新进程的状态以及设置调度标志已决定是否抢占进程的执⾏进⾏调度。

时钟中断就是周期性地完成此项⼯作。

这⾥⼜引出另外⼀个现代OS的调度设计思想即抢占（preempt），⽽与其对应的概念则为⾮抢占或者合作（cooperate），后⾯会给出两者的详细区别。

时钟中断属于硬件中断，Linux系统不⽀持中断嵌套，所以在中断发⽣时⼜会禁⽌本地中断（local_irq_disable），⽽为了尽快相应其他可能的硬件事件，必须要尽快完成处理并开启中断，因此引出了中断下半部，也就是softirq的概念。

请描述linux下常见的调度策略及调度原理。

Linux下常见的调度策略有：完全公平调度（CFS）、实时调度（RT）、多级反馈队列调度（MFQ）、最短任务优先（SJF）等。

1. 完全公平调度（CFS）：CFS是Linux内核默认的调度策略，它基于红黑树数据结构来表示任务的优先级队列。

每个任务都有自己的虚拟运行时间（vruntime），调度器会根据任务的虚拟运行时间来决定下一个执行的任务。

CFS调度策略的目标是在尽量公平地分配系统资源的同时，保证任务执行的效率。

2. 实时调度（RT）：实时调度分为实时先进先出调度（FIFO）和实时轮转调度（RR）两种。

实时调度策略主要针对实时任务，确保其能够在预定的时间内得到执行，并且具有可预测性。

3. 多级反馈队列调度（MFQ）：多级反馈队列调度策略将进程划分为多个优先级队列，每个队列具有不同的时间片大小。

当一个任务的时间片用完后，会被降级到下一个更低优先级队列中，从而避免了饥饿问题。

4. 最短任务优先（SJF）：最短任务优先调度策略会根据任务的估计运行时间进行排序，选择估计运行时间最短的任务优先执行。

这种调度策略可以最大限度地减少平均等待时间和响应时间。

调度原理：Linux调度策略的原理是根据任务的优先级和一定的规则来决定下一个要执行的任务。

调度器会根据任务的类型、优先级、运行时间等因素来分配CPU资源，并保证不同类型的任务得到合理的调度。

调度器还会考虑任务的公平性，尽量均衡地分配CPU时间片，防止某些任务占用过多的资源。

调度器还会根据实时任务的时间限制要求，确保它们能够按时得到执行。

各种不同的调度算法和策略都是为了实现这些原则和目标。

linux内核进程cpu调度基本原理Linux内核的CPU调度基本原理是通过多任务处理，将CPU 时间片分配给不同的进程或线程来实现。

1. 调度策略：Linux内核支持多种调度策略，包括先来先服务（FCFS）、时间片轮转、优先级调度等。

默认的调度策略是时间片轮转调度策略，即每个进程被分配一个时间片，在时间片用完之后，将CPU切换到下一个就绪状态的进程上。

2. 就绪队列：内核会维护一个就绪队列，存放所有准备好运行但还未分配CPU时间的进程。

根据进程的优先级和调度策略，内核会从就绪队列中选择一个合适的进程来执行。

3. 进程优先级：每个进程都有一个优先级值，表示其重要性和紧急程度。

较高优先级的进程在调度时会获得更多的CPU时间。

Linux内核使用动态优先级调度策略，根据进程的历史行为和资源使用情况动态调整进程的优先级。

4. 时间片和抢占：时间片是CPU分配给进程的最小单位，当一个进程的时间片用完后，如果它还未完成，内核会将其置于就绪队列末尾，并将CPU分配给下一个就绪进程。

此外，Linux 内核支持抢占式调度，即当一个优先级更高的进程出现时，可立
即抢占当前运行的进程，将CPU资源分配给新的进程。

5. 实时进程：除了普通进程，Linux内核还支持实时进程。

实时进程具有更高的优先级和较小的延迟要求，它们得到更快的响应时间。

实时进程的调度算法相对于普通进程更加严格，以满足实时性要求。

Linux内核的CPU调度基本原理是通过就绪队列、进程优先级和时间片轮转等策略，将CPU时间动态地分配给不同的进程或线程，以完成多任务处理。