1． linux内核进程调度算法源码分析 目的：通过阅读linux源代码，分析研究linux的进程调度策略和算法。 内容：以源码为依据，分析如下问题 1） 进程调度队列是如何组织的； 2） 三种调度类型（SCHED_FIFO, SCHED_RR, SCHED_OHTER）的实现过程； 3） 优先级是如何定义和动态变化的； 4） 时间片的赋值？它与优先级的关系？ 重点分析内核数据结构task_struct（在include/linux/sched.h中）和调度函数schedule()（在kernel/sched.c中

进程调度队列是如何组织的：

在 Linux 内核中，进程调度队列是由多个就绪队列（runqueue）组成的。每个 CPU 都有一个就绪队列，用于保存可以被调度的进程。就绪队列是一个双向链表，每个链表节点对应一个进程。就绪队列使用了一些优化技巧，例如旋转数组（rotating bitmap）和红黑树（red-black tree），以提高调度效率。

三种调度类型（SCHED_FIFO, SCHED_RR, SCHED_OTHER）的实现过程：

Linux 内核中支持三种调度类型：

- SCHED_FIFO：先进先出调度策略，进程一旦被调度，将一直占用 CPU 直到自愿放弃或者被其他进程抢占。
- SCHED_RR：时间片轮转调度策略，进程被分配固定的时间片，当时间片用完或者进程主动放弃 CPU 时，进程就会被放回到就绪队列中，等待下一次调度。
- SCHED_OTHER：CFS（Completely Fair Scheduler）调度策略，基于进程的虚拟运行时间（vruntime）来决定进程的优先级。优先级较高的进程被调度的机会更高。

在 Linux 内核中，这三种调度类型的实现都是基于调度类（sched_class）的概念。每个调度类都包含了一组函数指针，用于实现进程调度相关的操作。不同的调度类实现不同的调度策略。

优先级是如何定义和动态变化的：

在 Linux 内核中，进程的优先级是一个动态变化的值，取值范围为 -20 到 19。优先级较高的进程会更容易被调度。进程的优先级由调度类的实现决定，不同的调度类可以有不同的优先级计算方式。

时间片的赋值？它与优先级的关系？

在 Linux 内核中，时间片的赋值与优先级有关。时间片的大小由进程的优先级决定，优先级越高的进程分配的时间片越长。具体来说，时间片的大小可以通过以下公式计算：

time_slice = 100 * 2 ^ (MAX_PRIO - prio)

其中，MAX_PRIO 是进程优先级的最大值，prio 是进程的优先级。时间片的单位是 jiffies（时钟滴答数），具体的大小可以通过 kernel/sched/core.c 中的 time_slice() 函数计算。

重点分析内核数据结构 task_struct（在 include/linux/sched.h 中）和调度函数 schedule()（在 kernel/sched.c 中）：

task_struct 结构体是 Linux 内核中描述进程的主要数据结构，其中包含了进程的各种信息，包括进程 ID、优先级、状态等等。task_struct 结构体比较庞大，其中包含了多个子结构体，例如 thread_info、mm_struct、fs_struct 等等。

schedule() 函数是 Linux 内核中实现进程调度的核心函数，它由内核定时器触发，用于从就绪队列中选择下一个需要运行的进程。schedule() 函数首先会检查当前 CPU 上是否有正在运行的进程，如果有，则不进行调度；否则，它会从就绪队列中选择下一个进程，并将其调度到 CPU 上运行。如果就绪队列为空，则 schedule() 函数会将当前 CPU 切换到 idle 进程上，以节省 CPU 资源。