Linux进程调度器：实时、交互与批处理的公正分配

本文档深入探讨了Linux进程调度器的设计及其在Linux进程管理和调度中的关键作用，针对的是初学者。文章发表于2016年7月21日，由管理员撰写，主要关注于内核版本Linux-4.6的X86和ARM架构。Linux进程调度器的核心任务是确保在多任务环境中，CPU时间得到公平且高效地分配，同时兼顾不同类型的进程需求。 首先，进程调度涉及到两个关键部分：调度策略和上下文切换。调度策略定义了如何根据进程优先级、实时性要求以及系统的整体性能目标来决定哪个进程应占用CPU时间。这包括如何在交互式进程（如shell和图形应用程序，它们依赖于用户的即时反馈，对响应时间有较高要求）和批处理进程（如编译器、数据库搜索工具和科学计算，对响应速度较不敏感）之间平衡。 实时进程则拥有特殊的优先级，它们不允许被低优先级进程阻塞，以保证其在规定的时间内完成任务。这在某些关键应用，如工业控制或医疗设备中至关重要。为了实现这一目标，Linux调度器需采用动态调整优先级、抢占式或非抢占式的调度策略，以满足实时性需求。 此外，调度器还需考虑其他目标，如最大化CPU的利用效率，减少系统开销，以及在内存管理中为每个进程提供独特的描述和连接。为了达到这些目标，Linux内核提供了一套复杂的机制，包括调度算法的选择（如轮询、时间片轮转、优先级级差等），以及与硬件交互的接口。 本文档详细介绍了Linux调度器的内部工作原理，对于理解嵌入式Linux环境下的进程管理和优化具有重要价值。通过学习这部分内容，新手可以更好地掌握操作系统底层的运作机制，从而在实际开发中做出更明智的决策。