调度艺术：Linux内核的线程切换实现（linux线程切换）

调度艺术：Linux内核的线程切换实现，代表着操作系统是如何控制多个任务与处理器资源之间的关系的技能。调度策略是这种技能的一部分，负责确定把多个任务重新分配给处理器，以满足进程最大性能要求。在Linux内核中，主要有三种类型的线程调度实现：轮询调度，优先调度和时分调度。本文将重点介绍Linux内核中线程切换的实现，着重讨论调度艺术。

首先，关于轮询调度策略，它将处理器自由度完全交给执行线程来决定。对于每一个线程，它都会有一个固定的时间片，处理器会在它的时间片用完之前回到这个线程，不管这个线程是否还需要被执行。这种类型的调度器是最简单和最容易实现的，但是它有一些局限性，例如，无法处理优先级太小的线程，以及不能用来有效利用系统资源。

其次，关于优先调度器，它是基于线程优先级的。它将处理器分配给最高优先级的可执行线程，而不考虑其计时器时间片是否用完。这种类型的调度策略非常有利于处理一些比较重要的任务，例如：处理紧急任务，并且可以更有效地利用系统资源。

最后，关于时空调度策略，它是结合轮询和优先调度策略的一种混合方式，通过设定固定的时间片和优先级来调度线程。它可以有效处理所有线程，而不管它们的优先级大小，有效地分配处理器资源，从而提高系统性能。

在Linux内核中，线程切换是实现上述调度策略的核心部分。它能够快速有效地将线程从就绪态转换到运行态，以及将旧的线程切换到新的线程。例如：在遇到中断、超时或其他类型的调度发生时，线程切换也会被触发，使得处理器从旧的线程切换到新的线程上。在线程切换发生时，Linux内核需要保存和恢复当前线程的执行状态，这个过程是由如下C程序实现的：

    void switch_threads(){
        /* Save context */
        save_context();
        
        /* Switch context */
        switch_context();
        
        /* Restore context */
        restore_context();
    }

此外，内核还还需要保存和恢复处理器的状态，这一过程也是由C语言的代码来完成的：

    void switch_processor_state(){
        /* Save processor state */
        save_state();
        
        /* Switch processor state */
        switch_state();
        
        /* Restore processor state */
        restore_state();
    }

Linux内核的线程切换是调度艺术的重要组成部分，它可以有效地实现不同策略，分配处理器资源，高效利用系统资源，以达到预期的性能极限。