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Linux任務(wù)調(diào)度的時(shí)機(jī)

           linux進(jìn)程的調(diào)度時(shí)機(jī)大致分為兩種情況： 一種是進(jìn)程自愿調(diào)度；另一種是發(fā)生強(qiáng)制性調(diào)度。 首先，自愿的調(diào)度隨時(shí)都可以進(jìn)行。在內(nèi)核空間中，進(jìn)程可以通過schedule()啟動(dòng)一次調(diào)度；在用戶空間中，可以通過系統(tǒng)調(diào)用pause()達(dá)到同樣的目的。如果要為自愿的暫停行為加上時(shí)間限制，在內(nèi)核中使用schedule_time(),而在用戶空間則使用nanosleep()系統(tǒng)調(diào)用。

linux中，強(qiáng)制性的調(diào)度發(fā)生在每次從系統(tǒng)調(diào)用返回的前夕，以及每次中斷或異常處理返回用戶空間的前夕。應(yīng)注意的是，從內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)是進(jìn)程調(diào)度發(fā)生的必要條件，而不是充分條件，還要取決于當(dāng)進(jìn)程task_struct結(jié)構(gòu)中的need_resched是否為1。

從進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)可以看出，內(nèi)核的調(diào)度方式為“有條件的剝奪方式”。當(dāng)進(jìn)程在用戶空間運(yùn)行，不管自愿不自愿，一旦有必要比如時(shí)間片用完，內(nèi)核就可以暫時(shí)剝奪其運(yùn)行而調(diào)度其他進(jìn)程運(yùn)行。而進(jìn)程一旦進(jìn)入內(nèi)核空間，即進(jìn)入核心態(tài)時(shí)，盡管知道應(yīng)該要調(diào)度了，但實(shí)際上卻不會(huì)發(fā)生，一直要到該進(jìn)程返回到用戶空間前夕才能剝奪其運(yùn)行。

Linux任務(wù)調(diào)度策略

           Linux支持SCHED_FIFO、SCHED_RR和SCHED_OTHER的調(diào)度策略。

           linux用函數(shù)goodness（）統(tǒng)一計(jì)算進(jìn)程（包括普通進(jìn)程和實(shí)時(shí)進(jìn)程）的優(yōu)先級(jí)權(quán)值，該權(quán)值衡量一個(gè)處于可運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程值得運(yùn)行的程度，權(quán)值越大，進(jìn)程優(yōu)先級(jí)越高。 每個(gè)進(jìn)程的task_struct結(jié)構(gòu)中，與goodness（）計(jì)算權(quán)值相關(guān)的域有以下四項(xiàng)：policy、nice(2.2版內(nèi)核該項(xiàng)為priority)、counter、rt_priority。其中，policy是進(jìn)程的調(diào)度策略，其可用來區(qū)分實(shí)時(shí)進(jìn)程和普通進(jìn)程，實(shí)時(shí)進(jìn)程優(yōu)先于普通進(jìn)程運(yùn)行。nice從最初的UNIX沿用而來，表示進(jìn)程的靜態(tài)負(fù)向優(yōu)先級(jí)，其取值范圍為19~-20，以-20優(yōu)先級(jí)最高。counter表示進(jìn)程剩余的時(shí)間片計(jì)數(shù)值，由于counter在計(jì)算goodness（）時(shí)起重要作用，因此，counter也可以看作是進(jìn)程的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)。rt_priority是實(shí)時(shí)進(jìn)程特有的，表示實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)。

           首先，linux根據(jù)調(diào)度策略policy從整體上區(qū)分實(shí)時(shí)進(jìn)程和普通進(jìn)程。對(duì)于policy為SCHED_OTHER的普通進(jìn)程，linux采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)，其優(yōu)先級(jí)權(quán)值取決于(20-nice)和進(jìn)程當(dāng)前的剩余時(shí)間片計(jì)數(shù)counter之和。進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的nice值，而父進(jìn)程的counter值則被分為二半，子進(jìn)程和父進(jìn)程各得一半。時(shí)間片計(jì)數(shù)器每次清零后由(20-nice)經(jīng)過換算重新賦值。字面上看，nice是“優(yōu)先級(jí)”、counter是“計(jì)數(shù)器”的意思，然而實(shí)際上，它們表達(dá)的是同個(gè)意思：nice決定了分配給該進(jìn)程的時(shí)間片計(jì)數(shù)，nice優(yōu)先級(jí)越高的進(jìn)程分到的時(shí)間片越長，用戶通過系統(tǒng)調(diào)用nice（）或setpriority（）改變進(jìn)程靜態(tài)優(yōu)先級(jí)nice值的同時(shí)，也改變了該進(jìn)程的時(shí)間片長度；counter表示該進(jìn)程剩余的時(shí)間片計(jì)數(shù)值，而nice和counter綜合起來又決定進(jìn)程可運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)權(quán)值。在進(jìn)程運(yùn)行過程中，counter不斷減少，而nice保持相對(duì)不變；當(dāng)一個(gè)普通進(jìn)程的時(shí)間片用完以后，并不馬上根據(jù)nice對(duì)counter進(jìn)行重新賦值，只有所有處于可運(yùn)行狀態(tài)的普通進(jìn)程的時(shí)間片都用完了以后（counter等于0），才根據(jù)nice對(duì)counter重新賦值，這個(gè)普通進(jìn)程才有了再次被調(diào)度的機(jī)會(huì)。這說明，普通進(jìn)程運(yùn)行過程中，counter的減小給了其它進(jìn)程得以運(yùn)行的機(jī)會(huì)，直至counter減為0時(shí)才完全放棄對(duì)CPU的使用，這就相當(dāng)于優(yōu)先級(jí)在動(dòng)態(tài)變化，所以稱之為動(dòng)態(tài)優(yōu)先調(diào)度。