深入探究Linux的内核调度算法 (linux 内核调度算法)

一、引言

内核是操作系统的核心，它直接管理系统的资源并负责处理任何指令。Linux内核作为一种免费、开源的操作系统，一直拥有着众多的用户和开发者。在Linux内核中，内核调度算法是对进程和线程进行调度和分派的重要机制，它用于决定下一个将要执行的任务是什么。本文将深入探究Linux中的内核调度算法。

二、进程调度

进程调度是指在操作系统内核中选择哪个进程运行的机制，包括进程选取以及将处理器时间分配给选中的进程。在Linux内核中，进程调度是通过CFS算法实现的。CFS算法是一种公平分配CPU时间的调度算法，它根据任务的虚拟运行时间来调度任务执行。

CFS算法的核心在于维护一个进程的虚拟运行时间（vruntime），vruntime是进程在运行和等待时所花费的时间和进程优先级的函数，而不是简单地根据进程优先级来分配CPU时间片。由于vruntime的值与实际时间相关，因此CFS算法可以公平地分配CPU时间片，保证所有任务都可以按比例获得CPU时间。

三、线程调度

线程是轻量级的进程，线程之间的切换比进程之间的切换要快得多。在Linux内核中，提供了POSIX线程接口，多线程程序的运行就是通过这种接口来调度执行的。而对于线程调度，Linux内核中采用的算法是O(1)调度算法。

O(1)调度算法就是将线程的状态记录在一个数组中，根据线程状态的变化来调度执行线程。在O(1)算法中，线程具有优先级，但它的优先级不是一个静态的概念，相反，每个线程的优先级都会被动态调整。通常情况下，新创建的线程优先级更高，而执行完毕的线程优先级更低。当一个线程被抢断时，它的优先级将被提高，以便尽快完成任务。

四、调度策略

在Linux内核中，有多种调度策略可供选择。常用的调度策略有SCHED_OTHER、SCHED_FIFO和SCHED_RR。

SCHED_OTHER是Linux默认的调度策略，它采用CFS算法对进程进行调度。对于优先级相同的进程，它们将共享CPU时间，以达到公平的调度目的，这种调度策略适用于大多数情况下。

SCHED_FIFO是一种先入先出的调度策略，它的特点是当一个进程被执行时，只有等这个进程执行完毕后，其他进程才有机会被执行。SCHED_FIFO可以确保高优先级的进程首先被执行，但它也存在一些问题，比如低优先级进程的饥饿问题。

SCHED_RR是一种基于时间片的轮询调度策略，它的特点是按照优先级分配CPU时间，同一优先级的进程公平地分配时间片。对于每个进程，它可以执行占用的时间有上限，当到达时间上限后，该进程将被放回等待队列。相比于SCHED_FIFO，SCHED_RR对于低优先级进程的饥饿问题得到有效的解决。

五、

Linux内核的调度算法是Linux系统的重要组成部分。CFS算法和O(1)算法是两种主要的调度算法，分别适用于进程和线程的调度。调度策略的选择将直接影响到系统的响应速度和资源利用率，因此需要根据具体的应用需求进行选择。了解内核调度算法，可以让我们更好地理解操作系统的工作原理，为我们优化系统性能提供帮助。