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Linux內(nèi)核是一個經(jīng)典的操作系統(tǒng)，它無處不在，每天都在我們身邊，為我們的生活提供著可靠的保證。在這個操作系統(tǒng)中，關于進程調(diào)度與定時器的實現(xiàn)是非常關鍵的一部分。本文將重點介紹。
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一、進程調(diào)度
進程調(diào)度是指為了保證系統(tǒng)的高效運行，將CPU時間片分配給不同的進程以供其運行的過程。在許多操作系統(tǒng)中，進程調(diào)度都是以時間片輪轉為基礎的，也就是在一段時間內(nèi)，每個進程都能夠平均地獲得CPU時間片，而在Linux內(nèi)核中，采用的是基于優(yōu)先級的時間片輪轉算法。
在Linux內(nèi)核中，進程的優(yōu)先級可以分為兩類：實時進程和非實時進程。實時進程是指要求立即響應的進程，比如說實時視頻等，而非實時進程則是普通的進程，比如查看文件等。因此，實時進程的優(yōu)先級比非實時進程的優(yōu)先級高。
在進程調(diào)度中，Linux內(nèi)核采用了“完全公平調(diào)度器”(Completely Fr Scheduler)來保證公平性。這個調(diào)度器將每個進程都看做是一個運行周期的一部分，而每個進程運行所花費的時間則取決于進程的nice值，這個值越小，進程的優(yōu)先級越高。同時，Linux內(nèi)核還設置了一個調(diào)度策略，用于在不同的負載條件下優(yōu)化進程調(diào)度。
二、定時器實現(xiàn)
在Linux內(nèi)核中，定時器是一個非常重要的概念。定時器可以用于延遲執(zhí)行某些代碼或者周期性地執(zhí)行某些代碼。在Linux內(nèi)核中，定時器的實現(xiàn)方式可以分為兩種：硬件定時器和軟件定時器。
硬件定時器的核心是計時器，它可以通過特殊的硬件插件來實現(xiàn)，例如芯片、聲卡等。硬件定時器在系統(tǒng)中的延遲非常小，可以借助CPU的時鐘來完成，定時器的精度非常高。但是，硬件定時器的實現(xiàn)需要硬件支持，所以它的可移植性非常差。
軟件定時器則是指由操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的定時功能。軟件定時器不需要特殊的硬件支持，因此其可移植性非常好。Linux內(nèi)核中，軟件定時器是由內(nèi)核代碼實現(xiàn)的，可以在任何平臺上使用。
在Linux內(nèi)核中，定時器的實現(xiàn)原理是使用了內(nèi)核中的工作隊列方法。這個方法可以在指定的時間間隔內(nèi)執(zhí)行指定的工作任務，這個任務可以是等待、喚醒、延遲等操作。工作隊列還可以根據(jù)不同的策略實現(xiàn)優(yōu)化，例如睡眠等待策略、分隔策略等。
三、
進程調(diào)度和定時器是操作系統(tǒng)中非常重要的部分。在Linux內(nèi)核中，進程調(diào)度通過時間片輪轉算法和完全公平調(diào)度器來實現(xiàn)，同時根據(jù)負載條件自動調(diào)節(jié)調(diào)度策略。定時器的實現(xiàn)則是通過工作隊列的方式來完成，并且可以利用不同的策略實現(xiàn)優(yōu)化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。了解進程調(diào)度和定時器的實現(xiàn)原理對于理解操作系統(tǒng)的基本原理非常有幫助。
相關問題拓展閱讀：
- linux進程、線程及調(diào)度算法（三）
linux進程、線程及調(diào)度算法（三）
調(diào)度策略值得是大家都在ready時，并且CPU已經(jīng)被調(diào)度時，決定誰來運行，誰來被調(diào)度。
兩者之間有一定矛盾。
響應的優(yōu)化，意味著高優(yōu)先級會搶占優(yōu)先級，會花時間在上下文切換，會影響吞吐。
上下文切換的時間是很短的，幾微妙就能搞定。上下文切換本身對吞吐并多大影響，
重要的是，切換后引起的cpu 的 cache miss.
每次切換APP, 數(shù)據(jù)都要重新load一次。
Linux 會盡可能的在響應與吞吐之間尋找平衡。比如在編譯linux的時候，會讓你選擇 kernal features -> Preemption model.
搶占模型會影響linux的調(diào)度算法。
所以 ARM 的架構都是big+LITTLE， 一個很猛CPU+ 多個 性能較差的 CPU, 那么可以把I/O型任務的調(diào)度指源 放在 LITTLE CPU上。需要計算的放在big上。
早期2.6 內(nèi)核將優(yōu)先級劃分了bit的優(yōu)先級。數(shù)值越低，優(yōu)先級越高。0-99優(yōu)先級 都是 RT（即時響應）的 ，都是非RT的，即normal。
調(diào)度的時候 看哪個bitmap 中的 優(yōu)先級上有任務ready。可能多個任務哦。
在普通優(yōu)先級線程調(diào)度中，高優(yōu)先級并不代表對低優(yōu)先級的絕對優(yōu)勢。會在不同優(yōu)先級進行輪轉。
就是比101高，101也會比102高，但100 不會堵著101。
眾絲進程在輪轉時，優(yōu)先級高的：
初始唯并態(tài)設置nice值為0，linux 會探測 你是喜歡睡眠，還是干活。越喜歡睡，linux 越獎勵你，優(yōu)先級上升（nice值減少）。越喜歡干活，優(yōu)先級下降（nice值增加）。所以一個進程在linux中，干著干著 優(yōu)先級越低，睡著睡著 優(yōu)先級越高。
后期linux補丁中
紅黑樹，數(shù)據(jù)結構， 左邊節(jié)點小于右邊節(jié)點
同時兼顧了 CPU/IO 和 nice。
數(shù)值代表著 進程運行到目前為止的virtual runtime 時間。
（pyhsical runtime） / weight * 1024(系數(shù))。
優(yōu)先調(diào)度 節(jié)點值（vruntime）最小的線程。權重weight 其實有nice 來控制。
一個線程一旦被調(diào)度到，則物理運行時間增加，vruntime增加，往左邊走。
weight的增加，也導致vruntime減小，往右邊走。
總之 CFS讓線程 從左滾到右，從右滾到左。即照顧了I/O(喜歡睡，分子小) 也 照顧了 nice值低（分母高）.所以 由喜歡睡，nice值又低的線程，最容易被調(diào)度到。
自動調(diào)整，無需向nice一樣做出獎勵懲罰動作，個人理解權重其實相當于nice
但是 此時 來蔽拍一個 0-99的線程，進行RT調(diào)度，都可以瞬間秒殺你！因為人家不是普通的，是RT的!
一個多線程的進程中，每個線程的調(diào)度的策略 如 fifo rr normal, 都可以不同。每一個的優(yōu)先級都可以不一樣。
實驗舉例, 創(chuàng)建2個線程，同時開2個：
運行2次，創(chuàng)建兩個進程
sudo renice -n -5(nice -5級別) -g(global)， 會明顯看到 一個進程的CPU占用率是另一個的 3倍。
為什么cpu都已經(jīng)達到200%，為什么系統(tǒng)不覺得卡呢？因為，我們的線程在未設置優(yōu)先級時，是normal調(diào)度模式，且是
CPU消耗型
調(diào)度級別其實不高。
利用chrt工具，可以將進程 調(diào)整為 50 從normal的調(diào)度策略 升為RT （fifo）級別的調(diào)度策略，會出現(xiàn)：
chrt , nice renice 的調(diào)度策略 都是以線程為單位的，以上 設置的將進程下的所有線程進行設置nice值
線程是調(diào)度單位，進程不是，進程是資源封裝單位！
兩個同樣死循環(huán)的normal優(yōu)先級線程，其中一個nice值降低，該線程的CPU 利用率就會比另一個CPU的利用率高。
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