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操作系統(tǒng)的調度器是管理和協(xié)調各個進程的重要組件，Linux調度器也是如此。Linux調度器是一個特殊的程序，它控制Linux內核中運行的進程，安排它們使用CPU的時間，并確保每個進程都按照需要獲得充足的CPU時間，以達到更大化系統(tǒng)性能和效率的目的。本文將介紹Linux調度器的工作原理、不同調度算法以及如何優(yōu)化系統(tǒng)性能和運行效率。
Linux調度器的工作原理
Linux調度器的工作類似于排隊系統(tǒng)，它按照優(yōu)先級、進程需求和其他因素對進程進行排序，以便確保最緊急的進程能夠盡快得到CPU時間。這個排序過程叫做調度。調度器不僅要考慮單個進程，還要考慮多個進程之間的相互作用以及發(fā)送到系統(tǒng)上的各種信號和事件。因此，Linux調度器必須足夠聰明，以免浪費時間或產生不必要的狀況。
最常用的調度算法
Linux調度器有三種最常用的調度算法：完全公平調度（CFS）算法、實時調度（RT）算法和時間片輪轉（RR）算法。這三種算法都是為了有效管理CPU時間。
CFS是Linux內核的默認調度器。CFS算法盡可能公平地將CPU時間分配給所有進程，并確保進程的優(yōu)先級和可完成時間的成比例增長。這是因為，CFS算法使每個進程有機會獲得相應的CPU時間。
RT算法旨在通過盡早響應實時事件，盡可能快地完成任務。RT算法通過把處理器時間分配給實時進程和線程而實現(xiàn)這一點。實時進程和線程具有高優(yōu)先級，并且在需要時會快速響應。
RR調度算法是一種基于時間片的算法，它將時間量（時間片）作為調度標準。所有進程按順序依次使用一定時間片并等待下一個時間片。如果已用時間超過當前時間片，進程將被放回隊列，等待下一次進行。
優(yōu)化系統(tǒng)性能和運行效率
許多因素會影響Linux調度器的性能。內存管理、磁盤I/O和網(wǎng)絡效率等因素都會影響進程的執(zhí)行時間和CPU占用率。
一種優(yōu)化方法是使用高性能的IO調度器，比如Deadline、CFQ或Noop。I/O調度器的作用是將請求排隊，并盡可能快地將數(shù)據(jù)從磁盤或其他設備中取出。
另一個優(yōu)化方法是使用CPU親和力和CPU和NUMA親和力，使進程能夠運行在特定的CPU核心上。CPU親和力可以確保進程具有在特定CPU核心上運行的優(yōu)先級，這有助于提高性能，并減少CPU切換時間。
調整進程的優(yōu)先級也可以對系統(tǒng)性能產生重大影響。通常，進程優(yōu)先級越高，操作系統(tǒng)就會優(yōu)先處理它，但也會導致資源沖突和其他問題。此外，內核調節(jié)器和IRQbalancer也可被調整以優(yōu)化系統(tǒng)性能。
結論
Linux調度器的作用是確保每個進程都可以盡快地獲得CPU時間，從而更大程度地提高系統(tǒng)性能和運行效率。使用適當?shù)恼{度算法，如CFS、RT和RR，可以達到這個目標。通過優(yōu)化系統(tǒng)資源和進程優(yōu)先級，以及CPU和IO調度器的使用，還可以提高Linux系統(tǒng)性能和運行效率。
相關問題拓展閱讀：
- 在linux中如何根據(jù)nice值設置任務時間片
- linux內核分為哪四個子系統(tǒng)？
在linux中如何根據(jù)nice值設置任務時間片
nice值是優(yōu)先級針對用戶進程的另一種表示法，nice的取值范圍是-20到+19，-20優(yōu)先級更高，+19更低。
當該進缺神程剛被其父進程fork出來時，是平分其父進程的剩余時間片的。這個時間片執(zhí)行完后，就會根據(jù)它的初始優(yōu)先虛含級來重新分配時間片，優(yōu)先級為+19時更低，只分配最伏譽虧小時間片5ms，優(yōu)先級為0時是100ms，優(yōu)先級是-20時是更大時間片800ms。
Linux內核的三種調度方法：
1、SCHED_OTHER 分時調度策略。
2、SCHED_FIFO實時調度策略，先到先服務。
3、SCHED_RR實時調度策略，時間片輪轉。
實時進程將得到優(yōu)先調用，實時進程根據(jù)實時優(yōu)先級決定調度權值，分時進程則通過nice和counter值決定權值，nice越小，counter越大，被調度的概率越大，也就是曾經(jīng)使用了cpu最少的進程將會得塌源到優(yōu)先調度。
所有任務都采用linux分時調度策略時即nice時，采用以下方式設置任務時間片。
1，創(chuàng)建任務指定采游正用分時調度策略，并指定優(yōu)先級nice值(-20~19)。
2，將根據(jù)每個任務的nice值確定在cpu上的執(zhí)行時間(counter)。
3，如果沒有等待資源，則將該任務加入團磨態(tài)到就緒隊列中。
4， 調度程序遍歷就緒隊列中的任務，通過對每個任務動態(tài)優(yōu)先級的計算(counter+20-nice)結果，選擇計算結果更大的一個去運行，當這 個時間片用完后(counter減至0)或者主動放棄cpu時，該任務將被放在就緒隊列末尾(時間片用完)或等待隊列(因等待資源而放棄cpu)中。
5，此時調度程序重復上面計算過程，轉到第4步。
6，當調度程序發(fā)現(xiàn)所有就緒任務計算所得的權值都為不大于0時，重復第2步。
linux內核分為哪四個子系統(tǒng)？
應該是五個子系統(tǒng)：進程調度，內存管理螞悔野，虛擬文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡接口，進程間通信。
Linux內核主要由五個子系統(tǒng)組成：進程調度，內存管理，虛擬文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡接口，進程間通信。
進程調度（SCHED）：控制進程對CPU的訪問。當需要選擇下一個進程運行時，由調度程序選擇最值得運行的進程?？蛇\行進程實際上是僅等待CPU資源的進程，如果某個進程在等待其它資源，則該進程是不可運行進程。Linux使用了比較簡單的基于優(yōu)先級的進程調度算法選擇新的進程。
內存管理（MM）允許多個進程安全的共享主內存區(qū)域。
虛擬文件系統(tǒng)（Virtual File System,VFS）隱藏了各種硬件的具體細節(jié)，為所有的悶喊設備提供了統(tǒng)一的接口，VFS提供了多達數(shù)十種不同的文件前慧系統(tǒng)。
網(wǎng)絡接口（NET）提供了對各種網(wǎng)絡標準的存取和各種網(wǎng)絡硬件的支持。
進程間通訊(IPC) 支持進程間各種通信機制。
五個
進程調度，內存管理，虛擬文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡接口，進程間通信
進程管理系統(tǒng)；內存管理系統(tǒng)；I/O管理系統(tǒng)；文件管理系統(tǒng)
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