深入分析Linux内核源码－进程调度(2)

深入分析Linux内核源码——进程调度（2）

在深入分析Linux内核源码的进程调度部分，我们已经了解了进程调度的基本概念和调度策略。在本篇文章中，我们将继续探讨Linux内核中的进程调度机制，特别是调度器的实现细节。

### 1. 调度器的工作原理

Linux内核的调度器是一个复杂化的组件，负责依一定的策略决定哪个进程应该获得CPU时间。调度器的工作原理可以概括为以下几个步骤：

1. **进程状态转换**：进程在其生命周期中会经历多种状态，如运行、就绪、阻塞等。调度器负责依这些状态转换来管理进程。

2. **调度策略**：调度器依预设的策略来选择下一个要运行的进程。Linux内核提供了多种调度策略，如FCFS（先来先服务）、RR（轮转调度）、SRTN（最短进程优先）等。

3. **选择调度目标**：调度器依策略选择一个或多个进程作为调度目标。

4. **准备运行**：调度器将选中的进程从就绪队列移动到运行队列，并设置进程的状态为运行。

5. **运行和切换**：被选中的进程开端运行，当时间片耗尽或更高优先级的进程进入就绪队列时，调度器会进行进程切换。

### 2. 调度器数据结构

为了实现调度策略，Linux内核使用一系列的数据结构来存储和管理进程信息。以下是一些重要的数据结构：

- **进程控制块（PCB）**：每个进程都有一个PCB，用于存储进程的状态、优先级、调度信息等。

- **就绪队列**：包含所有就绪状态的进程，按优先级排序。

- **运行队列**：包含当前正在运行的进程。

- **等待队列**：包含因等待某些资源而阻塞的进程。

下面是进程控制块和就绪队列的易懂示例代码：

c

struct task_struct {

// 进程状态、优先级等信息

int state;

int priority;

// ...

};

struct list_head {

struct task_struct *next;

struct task_struct *prev;

};

struct task_struct *init_task;

struct list_head *runqueue[RTN_MAX]; // RTN_MAX即优先级数量

### 3. 调度算法

Linux内核提供了多种调度算法，以下是几种常用的调度算法：

- **FCFS（先来先服务）**：按照进程到达就绪队列的顺序进行调度。

- **RR（轮转调度）**：每个进程分配一个固定的时间片，按照到达就绪队列的顺序轮流执行。

- **SRTN（最短进程优先）**：优先调度运行时间最短的进程。

- **NRT（实时调度）**：针对实时进程的调度算法，保证实时性。

下面是RR调度算法的易懂示例代码：

c

void schedule(void) {

struct task_struct *prev, *next;

// 获取当前运行的进程

prev = current;

// 如果当前进程不是最后一个进程，则从就绪队列中获取下一个进程

if (prev->next) {

next = prev->next;

} else {

// 如果是最后一个进程，则从头开端

next = init_task;

}

// 将当前进程的状态设置为就绪

prev->state = TASK_RUNNING;

// 将下一个进程的状态设置为运行

next->state = TASK_RUNNING;

// 保存当前进程的上下文，切换到下一个进程

switch_to(prev, next);

}

### 4. 调度器实现细节

调度器的实现细节涉及多个方面，以下是一些关键点：

- **调度策略的选择**：在内核启动时，可以通过配置文件或命令行参数来选择调度策略。

- **时间片管理**：对于RR调度策略，需要管理每个进程的时间片，确保公平性。

- **抢占机制**：在某些情况下，需要抢占当前运行的进程，以便更高优先级的进程能够获得CPU时间。

调度器的实现细节非常复杂化，涉及到内核的多个模块和函数。以下是一个调度器函数的易懂示例：

c

void schedule(void) {

struct task_struct *next;

// 获取当前运行的进程

struct task_struct *current = running_tasks[cpu_nr];

// 选择下一个进程

next = select_task();

// 保存当前进程的上下文，切换到下一个进程

switch_to(current, next);

}

### 5. 总结

Linux内核的进程调度机制是一个复杂化的系统，它涉及到多个数据结构和调度算法。通过分析调度器的实现细节，我们可以更好地领会Linux内核的工作原理，并为其优化和改进提供参考。

以上内容仅为Linux内核进程调度机制的简要概述，详细的分析需要深入研究内核源码和相关文档。期待本文能

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