Linux 進程調度筆記（一）

主要討論的是單核 CPU 的狀況下，進行調度的一些算法和思路。討論都是基於單核 CPU 的條件下進行。

在內存中，不管對於用戶而言有多少個進程，但在 CPU 運行的時候，老是隻有隻執行一個進程。進程調度的方式有不少，傳統的算法有 FIFO，SJF(shortest job first)，多級隊列反饋調度。可是因爲多進程的出現，必然不會採用單個進程依次執行的狀況，因此如今的 CPU 都是對多個進程同時運行，把時間分攤到每一個進程上，這樣，對於用戶而言，能夠感覺到多個進程並行的錯覺。

CPU 在對於每一個進程進行分攤的時候，在每次運行一段程序的時候，採用了時間片的概念，即這個時候 CPU 會運行這個程序一個時間段的長度。kernel 進行調度的時候，就是經過動態計算時間片來進行控制和調度選擇的。

通常而言，進程能夠分爲兩類，將進程分類是有必要的，不一樣的進程因爲其須要的資源不一樣，能夠分爲 IO 消耗和處理器消耗兩類。對於這兩類進程的區分，能夠有效避免 CPU 的資源的浪費，IO 消耗可能在 IO 時間或者等待用戶輸入的時間多一些，那麼他們須要的 CPU 進行計算的時間相比之下就少，這種分類能夠有效的避免資源的浪費。

調度策略的核心就是在 CPU 進行效應運行和儘量的讓系統利用率，吞吐量之間作 tradeoff。

進程因爲其做用的不一樣，相應的就有不一樣的重要性。對於不一樣的進程，咱們能夠劃分一個不一樣的優先級，對於優先級比較高的進程先運行，而優先級比較低的程序後運行。對於相同優先級的進程，咱們能夠按照輪轉的方式，依次進行。這樣就造成了一個多級優先級，輪轉調度的算法。

如今的 Kernel 主要採用的最基本的調度是徹底公平調度 （CFS）的算法進行調度程序。這裏並無時間片的概念，只有程序的等待時間。即這個程序在就緒隊列中等待了多久。

對於相同優先級的進程而言，咱們應該儘量的保證花在每一個進程的時間均勻。即每一個進程使用的資源同樣多。在理想狀態下，咱們能夠把時間劃分紅無窮小量，每一個進程都運行相同的無窮小量，而後在進程之間作沒有 cost 的進程切換，這樣，咱們就能夠將資源平均的花在每一個進程上。可是現實的困難是，在進行進程切換的時候，每每會有cost的存在，同時，cpu 的 cache 緩存也會受到影響。

CFS 的作法是對每一個進程運行一個時間段，而後選擇運行最少的進程做爲下一個的進程。對於每一個進程應該運行多久，依靠的是其進程的重要性的差值在所對應的運行總時間的比重。即越重要的進程，所得到的時間就越多。同時，每一個進程在運行的時候，老是要有一個最小的運行粒度，不只能夠避免飢餓現象的出現，還要避免頻繁的調度致使的大量的 cost 。