Linux调度器演变：从简单到公平的进程管理

第四章主要探讨进程调度程序在操作系统中的核心作用，它是负责在可运行态的多个进程中分配处理器时间资源的关键内核组件。进程调度程序主要有两种类型：抢占式多任务（cooperative multitasking）和非抢占式多任务（preemptive multitasking），后者通常采用动态时间片分配机制，如Linux 2.5版本之前的内核采用简单设计，易于理解，但在处理多任务和多处理器环境时存在局限性。 在抢占式多任务中，如Unix或Unix-like系统，所有现代操作系统普遍采用这种方式，进程在运行过程中可能被其他进程抢占处理器，这要求调度程序具有高效稳定的执行能力。进程可以通过让步操作主动放弃当前的处理器时间片，从而保证系统的整体响应。然而，这种模式下，进程之间的资源分配和重要性考量不易体现，可能导致系统效率低下。 相比之下，Linux 2.5版本之后引入了RSDL算法，特别是在2.6.23版本的CFS（完全公平调度算法）中，更加注重公平性，尤其是在处理I/O消耗型进程（如图形用户界面）和处理器消耗型进程（如后台计算密集任务）的需求平衡上。这类进程包括频繁进行I/O操作的短期任务和长期执行且对I/O需求较低的任务，如文本编辑器。 进程优先级是调度决策的重要依据，分为Nice值和实时优先级两个维度。Nice值（在Unix/Linux中表现为时间片比例）是一种相对优先级，范围从-20到+19，数值越高，优先级越低，体现了进程的“谦让”程度。实时优先级则更专注于确保关键进程的及时响应，其范围通常在0到99之间，数值越高，优先级越高。 进程调度程序的设计不仅要考虑如何在不同类型的进程中进行有效分配，还要兼顾响应时间和系统吞吐率，同时灵活运用优先级机制来平衡各种进程需求，以确保系统的稳定性和效率。随着技术的发展，Linux的调度策略也在不断优化，以适应现代计算机系统复杂多变的工作负载。