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Linux操作系統(tǒng)作為開源操作系統(tǒng)，在服務(wù)器等領(lǐng)域具有很高的市場(chǎng)占有率。Linux為了保證其操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，采用了先進(jìn)的進(jìn)程調(diào)度和IO調(diào)度機(jī)制。本文將深入探討Linux進(jìn)程調(diào)度和IO調(diào)度的機(jī)制。
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一、Linux進(jìn)程調(diào)度機(jī)制
進(jìn)程調(diào)度是Linux系統(tǒng)中至關(guān)重要的決策過程，主要是為了使不同的進(jìn)程共享CPU資源，從而滿足不同用戶的需求。進(jìn)程調(diào)度主要分為內(nèi)核級(jí)調(diào)度和用戶級(jí)調(diào)度兩種，其中內(nèi)核級(jí)調(diào)度是負(fù)責(zé)選取就緒進(jìn)程并使其占用CPU的過程，用戶級(jí)調(diào)度是進(jìn)程自身的任務(wù)調(diào)度。內(nèi)核級(jí)調(diào)度主要采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的算法對(duì)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。
1. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度
時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是最常見的進(jìn)程調(diào)度算法之一，其基本思想是按照時(shí)間片輪流分配CPU時(shí)間給每個(gè)進(jìn)程，保證所有進(jìn)程以大致相同的時(shí)間獲得CPU時(shí)間。當(dāng)進(jìn)程用完時(shí)間片后，該進(jìn)程會(huì)被放入等待隊(duì)列中，等待下一個(gè)時(shí)間片的到來。在Linux內(nèi)核中，時(shí)間片通常設(shè)置為10ms，也就是說每個(gè)進(jìn)程在10ms內(nèi)都有機(jī)會(huì)獲得CPU時(shí)間。
2. 多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度
多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度屬于改進(jìn)版的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。其不同之處是隊(duì)列不止一級(jí)，每個(gè)隊(duì)列擁有不同的時(shí)間片，根據(jù)進(jìn)程CPU時(shí)間的使用情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整進(jìn)程在各個(gè)隊(duì)列之間的位置。當(dāng)進(jìn)程的等待時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，則會(huì)被移到優(yōu)先級(jí)較高的隊(duì)列中。反之，則會(huì)被移到優(yōu)先級(jí)較低的隊(duì)列中。
3. 實(shí)時(shí)調(diào)度
實(shí)時(shí)調(diào)度是用于響應(yīng)時(shí)間要求較高的任務(wù)的一種進(jìn)程調(diào)度方式。其基本思想是將可用的CPU時(shí)間分配給優(yōu)先級(jí)較高的進(jìn)程。實(shí)時(shí)調(diào)度分為SCHED_FIFO和SCHED_RR兩種類型。SCHED_FIFO采用先入先出的調(diào)度方式，即在進(jìn)程隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程先被執(zhí)行，并一直執(zhí)行到其執(zhí)行完畢或被搶占為止。而SCHED_RR采用輪流調(diào)度的方式，保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)獲得CPU時(shí)間，以防止某個(gè)進(jìn)程無(wú)限制占用CPU時(shí)間。
二、Linux IO調(diào)度機(jī)制
IO調(diào)度機(jī)制是Linux中一種非常重要的調(diào)度分類。其主要作用是協(xié)助內(nèi)核對(duì)塊設(shè)備的IO請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，提高系統(tǒng)的IO性能。Linux操作系統(tǒng)主要采用了三種IO調(diào)度算法，它們分別是CFQ、NOOP和Deadline。
1. CFQ調(diào)度算法
CFQ調(diào)度算法是基于隊(duì)列長(zhǎng)度的調(diào)度算法。其對(duì)IO請(qǐng)求進(jìn)行排序，使IO請(qǐng)求得到循序漸進(jìn)的服務(wù)，以避免某部分請(qǐng)求的等待時(shí)間過長(zhǎng)而影響整體效率。CFQ算法的主要特點(diǎn)是公平、可預(yù)測(cè)，適合用于支持多用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)上。
2. NOOP調(diào)度算法
NOOP調(diào)度算法最早應(yīng)用于陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)的IO請(qǐng)求調(diào)度中。其基本思想是盡可能地減少調(diào)度開銷，以提高IO處理效率。如果IO請(qǐng)求達(dá)到時(shí)，其他IO請(qǐng)求會(huì)被緩沖到隊(duì)列之中，先進(jìn)先出地排隊(duì)等待服務(wù)。
3. Deadline調(diào)度算法
Deadline調(diào)度算法是基于時(shí)間周期的調(diào)度算法。其主要思想是通過IO請(qǐng)求的截止時(shí)間來對(duì)IO請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，以避免產(chǎn)生延遲的IO請(qǐng)求對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。如果IO請(qǐng)求的截止時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)被分配到更靠后的時(shí)間周期中。
Linux操作系統(tǒng)作為一個(gè)非常成熟，開源的操作系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的進(jìn)程調(diào)度和IO調(diào)度機(jī)制來提供更加穩(wěn)定和可靠的服務(wù)。進(jìn)程調(diào)度主要采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)，多級(jí)反饋隊(duì)列和實(shí)時(shí)調(diào)度等算法。而IO調(diào)度主要采用CFQ、NOOP和Deadline等算法，以提高系統(tǒng)的IO性能。在實(shí)際使用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要，根據(jù)不同情況選擇不同的進(jìn)程調(diào)度和IO調(diào)度算法，以達(dá)到更好的系統(tǒng)性能表現(xiàn)。
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- linux進(jìn)程、線程及調(diào)度算法（二）
linux進(jìn)程、線程及調(diào)度算法（二）
執(zhí)行一個(gè) copy，但是只要任何修改，都造成分裂如，修改了chroot,寫memory，mmap，sigaction 等。
p1 是一個(gè) task_struct, p2 也是一個(gè) task_struct. linux內(nèi)核的調(diào)度器只認(rèn)得task_struck （不管你是進(jìn)程還是線程）, 對(duì)其進(jìn)行調(diào)度。
p2 的task_struck 被創(chuàng)建出來后，也有一份自己的資源。但是這些資源會(huì)短暫的與p1 相同。
進(jìn)程是區(qū)分資源的單位，你的資源是我的資源，那從概念上將就不叫進(jìn)程。
其他資源都好分配，唯一比較難的是內(nèi)存資源的重新分配。
非常簡(jiǎn)單的程序，但是可以充分說明 COW。
結(jié)果：10 -> 20 -> 10
COW 是嚴(yán)重依賴于CPU中的MMU。CPU如果沒有 MMU,fork 是不能工作的。
在沒有mmu的CPU中，不可能執(zhí)行COW 的，所以只有vfork
vfork與fork相比的不同
P2沒有自己的 task_struct, 也就是說P1 的內(nèi)存資源 就是 P2的內(nèi)存資源。
結(jié)果 10,20,20
vfork：腔寬者
vfork 執(zhí)行上述流程，P2也只是指向了P1的mm，那么將這個(gè)vfork 放大，其巧旅余的也全部clone，共同指向P1，那么就是線程的屬性了。
phtread_create -> Clone()
P1 P2 在內(nèi)核中都是 task_struct. 都可以被調(diào)度。共享資源可調(diào)度，即線程。
這就是線程為什么也叫做輕量級(jí)進(jìn)程
不需要太糾結(jié)線程和進(jìn)程的區(qū)別。
4651 ： TGID
, 4653 tid 內(nèi)核中 task_struct 真正的pid
linux 總是白發(fā)人 送 黑發(fā)人。如果父進(jìn)程在子進(jìn)程推出前掛掉了。那么子進(jìn)程應(yīng)該怎么辦？
p3 -> init， p5 -> subreaper
每一個(gè)孤兒都會(huì)找最近的火葬場(chǎng)
可以設(shè)置進(jìn)程的屬性，將其變?yōu)閟ubreaper，會(huì)像1號(hào)進(jìn)程那樣收養(yǎng)孤兒進(jìn)程。
linux的進(jìn)程睡眠依靠等待隊(duì)列，這樣的機(jī)制類似與涉及模式中的訂閱與發(fā)布。
睡眠，分兩種
每一個(gè)進(jìn)程都是創(chuàng)建出來的，那么之一個(gè)進(jìn)程是誰(shuí)創(chuàng)建的呢？
init 進(jìn)程是被linux的
0 進(jìn)程
創(chuàng)建出來的。開機(jī)創(chuàng)建。
父進(jìn)程就是 0 號(hào)進(jìn)程，但在pstree，是看不到0進(jìn)程的。因?yàn)?進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程后，就退化成了idle進(jìn)程。
idle進(jìn)程是 linux內(nèi)核里，特殊調(diào)伍薯度類。
所有進(jìn)程都睡眠停止
，則調(diào)度idle進(jìn)程，進(jìn)入到 wait for interrupte 等中斷。此時(shí) cpu及其省電，除非來一個(gè)中斷，才能再次被喚醒。
喚醒后的任何進(jìn)程，從調(diào)度的角度上說，都比idle進(jìn)程地位高。idle是調(diào)度級(jí)別最更低的進(jìn)程。
0 進(jìn)程 一跑，則進(jìn)入等中斷。一旦其他進(jìn)程被喚醒，就輪不到 0進(jìn)程了。
所有進(jìn)程都睡了，0就上來，則cpu需要進(jìn)入省電模式
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