Linux内核设计与实现 第四章
多任务
多任务系统可以划分为抢占式多任务和非抢占式多任务。进程在被抢占之前能够运行的时间叫时间片。Linux采用的就是抢占式多任务
Linux的进程调度
IO消耗型进程：频繁处于可运行状态但是只运行很短的时间。处理器消耗型：时间大多用在执行代码上，系统尽量降低其调度频率而延长运行时间。进程调度要在两个调度之间寻求平衡：响应时间短和最大系统利用率。
优先级：根据进程价值和处理器占用时间的分级方法。Linux采用了两种不同的优先级范围。第一种是nice值（-20到+19），默认是0：越大nice值则优先级越低，获得的处理器时间越少，在Linux中，nice值表示的是时间片的比例。第二种是实时优先级，范围是0~99，实时优先级越高表示进程优先级越高。
调度算法
unix进程调度中nice值的问题：（1）nice=0的往往是io进程，不需要太多时间片，nice=19的反而是CPU进程，需要更多时间片（2）nice为0和1时分到的时间片相差无几，但是nice为18和19时分到的时间片相差一倍（3）需要分配一个绝对时间片，这将引发一系列问题（4）某些时间片用完的进程该不该再次上CPU，难以保证公平
CFS（公平调度）：进程获得CPU的时间由相对的nice值决定；nice值对应的使用时间不是绝对值，而是处理器使用比。
Linux调度的实现
时间记账：操作系统需要对每个进程的时间进账进行维护，CFS使用sched_entity调度器实体进行维护，它作为一个成员变量se嵌入在进程描述符task_struct内。比较重要的一个概念就是vruntime虚拟实时，它描述的不是运行时间，而是运行时间的标准化。例如操作系统中有两个进程，每个进程所需运行时间分别是20ms和80ms，刚开始，vruntime都是0，在运行10ms后，前者的vruntime是50ms，而后者的vruntime则为25ms。如我们所见，vruntime是每个进程的实际运行时间对总进程数的标准化。
进程选择：根据上面所述，显然我们每次都应该选择vruntime最小的进程，问题就在于我们如何找到这个进程——答案就是红黑树。具体细节不做过多描述。
调度器入口：schedule（）。找到优先级最高的调度类，此调度类有一个自己的可运行队列，从中选出最高优先级的进程。
休眠：休眠有两种状态：能被信号唤醒的和不能被信号唤醒的，这两种状态都是通过同一个等待队列上，等待队列存在的形式是链表。进程通过执行下列步骤将自己放入队列：（1）创建等待队列项。（2）加入队列。（3）改变自己的状态。（4）信号唤醒进程，进程进入“迷糊”状态。（5）“迷糊”状态的进程再次检查条件，若真，则退出等待队列，否则继续睡。
唤醒：调用wake_up()，设置进程状态，调用enqueue_task()将进程放入红黑树。需要注意的是存在虚假的唤醒，需要用一个循环保证其等待条件真正达成。
进程上下文切换
context_switch()
schedule()：虚拟内存的切换switch_mm()，处理器切换switch_to()。need_resched()来检查是否要重新进行调度。当进程应该被抢占时，此标志会被设置。抢占分为用户抢占和内核抢占。
实时调度
被实时调度器管理，而不是CFS调度器
SCHED_FIFO：不使用时间片，先入的任务执行到完毕才开始下一个，优先级比所有的SCHED_NORMAL高，只有更高优先级的SCHED_FIFO和SCHED_RR能抢占。
SCHED_RR：与SCHED_FIFO基本一致，唯一不同的是相同优先级的会基于时间片轮流运行。