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調(diào)度藝術(shù)：linux內(nèi)核的線程切換實(shí)現(xiàn)，代表著操作系統(tǒng)是如何控制多個(gè)任務(wù)與處理器資源之間的關(guān)系的技能。調(diào)度策略是這種技能的一部分，負(fù)責(zé)確定把多個(gè)任務(wù)重新分配給處理器，以滿足進(jìn)程最大性能要求。在Linux內(nèi)核中，主要有三種類型的線程調(diào)度實(shí)現(xiàn)：輪詢調(diào)度，優(yōu)先調(diào)度和時(shí)分調(diào)度。本文將重點(diǎn)介紹Linux內(nèi)核中線程切換的實(shí)現(xiàn)，著重討論調(diào)度藝術(shù)。
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首先，關(guān)于輪詢調(diào)度策略，它將處理器自由度完全交給執(zhí)行線程來(lái)決定。對(duì)于每一個(gè)線程，它都會(huì)有一個(gè)固定的時(shí)間片，處理器會(huì)在它的時(shí)間片用完之前回到這個(gè)線程，不管這個(gè)線程是否還需要被執(zhí)行。這種類型的調(diào)度器是最簡(jiǎn)單和最容易實(shí)現(xiàn)的，但是它有一些局限性，例如，無(wú)法處理優(yōu)先級(jí)太小的線程，以及不能用來(lái)有效利用系統(tǒng)資源。
其次，關(guān)于優(yōu)先調(diào)度器，它是基于線程優(yōu)先級(jí)的。它將處理器分配給最高優(yōu)先級(jí)的可執(zhí)行線程，而不考慮其計(jì)時(shí)器時(shí)間片是否用完。這種類型的調(diào)度策略非常有利于處理一些比較重要的任務(wù)，例如：處理緊急任務(wù)，并且可以更有效地利用系統(tǒng)資源。
最后，關(guān)于時(shí)空調(diào)度策略，它是結(jié)合輪詢和優(yōu)先調(diào)度策略的一種混合方式，通過(guò)設(shè)定固定的時(shí)間片和優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度線程。它可以有效處理所有線程，而不管它們的優(yōu)先級(jí)大小，有效地分配處理器資源，從而提高系統(tǒng)性能。
在Linux內(nèi)核中，線程切換是實(shí)現(xiàn)上述調(diào)度策略的核心部分。它能夠快速有效地將線程從就緒態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行態(tài)，以及將舊的線程切換到新的線程。例如：在遇到中斷、超時(shí)或其他類型的調(diào)度發(fā)生時(shí)，線程切換也會(huì)被觸發(fā)，使得處理器從舊的線程切換到新的線程上。在線程切換發(fā)生時(shí)，Linux內(nèi)核需要保存和恢復(fù)當(dāng)前線程的執(zhí)行狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程是由如下C程序?qū)崿F(xiàn)的：
void switch_threads(){
/* Save context */
save_context();
/* Switch context */
switch_context();
/* Restore context */
restore_context();
}
此外，內(nèi)核還還需要保存和恢復(fù)處理器的狀態(tài)，這一過(guò)程也是由C語(yǔ)言的代碼來(lái)完成的：
void switch_processor_STATE(){
/* Save processor state */
save_state();
/* Switch processor state */
switch_state();
/* Restore processor state */
restore_state();
}
Linux內(nèi)核的線程切換是調(diào)度藝術(shù)的重要組成部分，它可以有效地實(shí)現(xiàn)不同策略，分配處理器資源，高效利用系統(tǒng)資源，以達(dá)到預(yù)期的性能極限。
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