Linux进程调度详解：策略、算法与系统调用

"进程调度.pdf" 进程调度是操作系统核心功能之一，主要负责在多任务环境中决定何时以及如何从一个进程切换到另一个进程，以确保系统的高效运行和公平性。在Linux系统中，进程调度尤为关键，因为它直接影响着系统的响应时间和整体性能。 Linux的调度策略基于分时技术，将CPU时间分割成时间片，这些时间片被分配给各个可运行的进程。由于单个CPU在同一时刻只能执行一个进程，当一个进程的时间片用尽或者遇到I/O阻塞时，就会发生进程切换。这种切换对进程来说是透明的，因为它依赖于定时中断机制。 调度策略不仅关注进程的执行时间，还涉及进程的优先级。在Linux中，进程的优先级是动态变化的，调度器会根据进程的行为调整其优先级。长时间未使用CPU的进程会被提升优先级，以确保它们得到执行的机会，而长时间占用CPU的进程则会被降低优先级，防止它们过度消耗资源。 进程通常被分为两类：I/O绑定型和CPU绑定型。I/O绑定型进程主要进行输入/输出操作，大部分时间在等待数据传输完成；而CPU绑定型进程则侧重于计算，需要大量的CPU时间。在Linux中，还有一种分类方法，即交互式进程、批处理进程和服务进程。交互式进程通常对应用户直接交互，需要快速响应；批处理进程则是用于后台运行，追求高吞吐量；服务进程则提供持续的服务，例如网络服务器。 调度算法是实现调度策略的关键，它涉及到如何存储和管理进程的状态，以及如何有效地选择下一个要执行的进程。Linux采用了多种调度算法，如轮转调度（Round Robin）、实时调度（Real-Time Scheduling）以及 Completely Fair Scheduler (CFS) 等。CFS是Linux内核2.6.23版本引入的默认调度器，它基于虚拟时间，以公平的方式分配CPU时间给所有进程。 此外，用户可以通过特定的系统调用来影响进程调度，如nice值和nice命令可以改变进程的优先级，nice值越低，优先级越高。还有nice值的调整函数如setpriority()和nice()，以及调度类和实时调度的相关系统调用，如sched_setscheduler()和sched_setparam()等。 进程调度在操作系统中起着至关重要的作用，它需要平衡各种因素，如响应时间、吞吐量、公平性和资源利用率，以实现高效且公正的系统运行。Linux的调度机制通过灵活的策略和算法，以及可编程的接口，为不同类型的进程提供了良好的运行环境。