Linux 进程调度笔记（一）

主要讨论的是单核 CPU 的情况下，进行调度的一些算法和思路。讨论都是基于单核 CPU 的条件下进行。

在内存中，无论对于用户而言有多少个进程，但在 CPU 运行的时候，总是只有只执行一个进程。进程调度的方式有很多，传统的算法有 FIFO，SJF(shortest job first)，多级队列反馈调度。但是由于多进程的出现，必然不会采用单个进程依次执行的情况，所以现在的 CPU 都是对多个进程同时运行，把时间分摊到每个进程上，这样，对于用户而言，可以感受到多个进程并行的错觉。

CPU 在对于每个进程进行分摊的时候，在每次运行一段程序的时候，采用了时间片的概念，即这个时候 CPU 会运行这个程序一个时间段的长度。kernel 进行调度的时候，就是通过动态计算时间片来进行控制和调度选择的。

一般而言，进程可以分为两类，将进程分类是有必要的，不同的进程由于其需要的资源不同，可以分为 IO 消耗和处理器消耗两类。对于这两类进程的区分，可以有效避免 CPU 的资源的浪费，IO 消耗可能在 IO 时间或者等待用户输入的时间多一些，那么他们需要的 CPU 进行计算的时间相比之下就少，这种分类可以有效的避免资源的浪费。

调度策略的核心就是在 CPU 进行效应运行和尽可能的让系统利用率，吞吐量之间做 tradeoff。

进程由于其作用的不同，相应的就有不同的重要性。对于不同的进程，我们可以划分一个不同的优先级，对于优先级比较高的进程先运行，而优先级比较低的程序后运行。对于相同优先级的进程，我们可以按照轮转的方式，依次进行。这样就形成了一个多级优先级，轮转调度的算法。

现在的 Kernel 主要采用的最基本的调度是完全公平调度 （CFS）的算法进行调度程序。这里并没有时间片的概念，只有程序的等待时间。即这个程序在就绪队列中等待了多久。

对于相同优先级的进程而言，我们应该尽可能的保证花在每个进程的时间均匀。即每个进程使用的资源一样多。在理想状态下，我们可以把时间划分成无穷小量，每个进程都运行相同的无穷小量，然后在进程之间做没有 cost 的进程切换，这样，我们就可以将资源平均的花在每个进程上。但是现实的困难是，在进行进程切换的时候，往往会有cost的存在，同时，cpu 的 cache 缓存也会受到影响。

CFS 的做法是对每个进程运行一个时间段，然后选择运行最少的进程作为下一个的进程。对于每个进程应该运行多久，依靠的是其进程的重要性的差值在所对应的运行总时间的比重。即越重要的进程，所获得的时间就越多。同时，每个进程在运行的时候，总是要有一个最小的运行粒度，不仅可以避免饥饿现象的出现，还要避免频繁的调度导致的大量的 cost 。