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Linux進(jìn)程調(diào)度過程是指操作系統(tǒng)如何管理和分配處理器時間給多個進(jìn)程的過程，在Linux中，進(jìn)程調(diào)度是由內(nèi)核完成的，它負(fù)責(zé)決定哪個進(jìn)程應(yīng)該獲得CPU資源，以及何時進(jìn)行切換，本文將詳細(xì)介紹Linux進(jìn)程調(diào)度的過程和相關(guān)技術(shù)。
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進(jìn)程調(diào)度的目標(biāo)
進(jìn)程調(diào)度的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)公平、高效和響應(yīng)迅速的處理器分配，為了達(dá)到這些目標(biāo)，Linux采用了多種調(diào)度策略和技術(shù)，如下所述：
1、公平性：確保每個進(jìn)程都能獲得合理的CPU時間，避免某些進(jìn)程長時間占用處理器資源。
2、高效性：提高處理器利用率，減少空閑時間，從而提高系統(tǒng)的整體性能。
3、響應(yīng)迅速：對于交互式進(jìn)程，需要盡快響應(yīng)用戶輸入，提供良好的用戶體驗(yàn)。
進(jìn)程調(diào)度的層次
Linux進(jìn)程調(diào)度分為兩個層次：內(nèi)核態(tài)調(diào)度和用戶態(tài)調(diào)度。
1、內(nèi)核態(tài)調(diào)度：主要負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、銷毀、阻塞和解阻塞等操作，以及進(jìn)程優(yōu)先級的調(diào)整，內(nèi)核態(tài)調(diào)度主要由調(diào)度器（scheduler）完成。
2、用戶態(tài)調(diào)度：主要負(fù)責(zé)進(jìn)程的執(zhí)行和切換，即將處理器分配給某個進(jìn)程，用戶態(tài)調(diào)度主要由上下文切換（context switch）完成。
進(jìn)程調(diào)度的策略
Linux采用了多種調(diào)度策略來實(shí)現(xiàn)公平、高效和響應(yīng)迅速的處理器分配，主要包括以下幾種：
1、完全公平調(diào)度（Completely Fair Scheduler, CFS）：CFS是Linux內(nèi)核中的默認(rèn)調(diào)度策略，它基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，為每個進(jìn)程分配一個虛擬運(yùn)行時間（virtual running time），并根據(jù)這個時間來分配處理器資源，CFS的目標(biāo)是確保所有進(jìn)程都能獲得公平的CPU時間。
2、實(shí)時調(diào)度（RealTime Scheduler）：實(shí)時調(diào)度主要用于滿足實(shí)時任務(wù)的需求，如音視頻播放、游戲等，實(shí)時調(diào)度采用優(yōu)先級調(diào)度策略，根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級來分配處理器資源，優(yōu)先級高的進(jìn)程將優(yōu)先獲得CPU資源。
3、多級隊(duì)列調(diào)度（Multilevel Queue Scheduler）：多級隊(duì)列調(diào)度是一種基于優(yōu)先級的調(diào)度策略，它將進(jìn)程分為多個隊(duì)列，每個隊(duì)列具有不同的優(yōu)先級，調(diào)度器會根據(jù)隊(duì)列的優(yōu)先級來分配處理器資源，優(yōu)先級高的隊(duì)列將優(yōu)先獲得CPU資源。
進(jìn)程調(diào)度的過程
Linux進(jìn)程調(diào)度的過程可以分為以下幾個步驟：
1、進(jìn)程創(chuàng)建：當(dāng)一個進(jìn)程被創(chuàng)建時，內(nèi)核會為其分配一個任務(wù)結(jié)構(gòu)體（task_struct），并將其添加到就緒隊(duì)列（runqueue）中。
2、進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換：進(jìn)程在不同狀態(tài)下可能會發(fā)生阻塞、解阻塞等操作，這些操作會導(dǎo)致進(jìn)程的狀態(tài)發(fā)生變化，內(nèi)核需要根據(jù)進(jìn)程的狀態(tài)來調(diào)整其優(yōu)先級和調(diào)度策略。
3、上下文切換：當(dāng)調(diào)度器決定將處理器分配給某個進(jìn)程時，會發(fā)生上下文切換，上下文切換主要包括保存當(dāng)前進(jìn)程的寄存器值、加載新進(jìn)程的寄存器值等操作。
4、進(jìn)程執(zhí)行：在上下文切換完成后，新進(jìn)程開始執(zhí)行，此時，處理器將執(zhí)行新進(jìn)程的指令，直到發(fā)生下一次調(diào)度。
進(jìn)程調(diào)度的優(yōu)化
為了提高進(jìn)程調(diào)度的性能，Linux采用了以下幾種優(yōu)化技術(shù)：
1、負(fù)載均衡（Load Balancing）：當(dāng)系統(tǒng)中有多個處理器時，Linux會盡量將進(jìn)程均勻地分配到各個處理器上，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。
2、緩存友好（CacheFriendly）：為了減少緩存失效（cache miss）對性能的影響，Linux會盡量將相關(guān)的進(jìn)程調(diào)度到同一處理器上，以提高緩存命中率。
3、節(jié)能調(diào)度（EnergyAware Scheduling）：為了降低系統(tǒng)的能耗，Linux會根據(jù)處理器的負(fù)載情況來調(diào)整其運(yùn)行頻率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)度。
Linux進(jìn)程調(diào)度是一個復(fù)雜而精細(xì)的過程，它涉及到多種策略和技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)公平、高效和響應(yīng)迅速的處理器分配，通過對進(jìn)程調(diào)度的深入了解，我們可以更好地理解操作系統(tǒng)的工作原理，從而優(yōu)化程序的性能。
標(biāo)題名稱：Linux進(jìn)程調(diào)度過程是怎么樣的
URL標(biāo)題：http://m.5511xx.com/article/dhcppcg.html
