11、Linux进程调度：原理、算法与系统调用解析

Linux进程调度：原理、算法与系统调用解析

1. 调度策略概述

在Linux系统中，如同其他分时系统一样，通过在极短时间内从一个进程切换到另一个进程，实现了多个进程看似同时执行的神奇效果。调度主要关注何时进行进程切换以及选择哪个进程来运行。

传统Unix操作系统的调度算法需满足多个相互冲突的目标，如快速的进程响应时间、后台作业的高吞吐量、避免进程饥饿以及协调高低优先级进程的需求等。用于确定何时以及如何选择新进程运行的规则集合被称为调度策略。

Linux调度基于分时技术，CPU时间被划分为“时间片”，每个可运行进程分配一个时间片。当当前运行进程的时间片到期且未终止时，可能会发生进程切换。该技术依赖定时器中断，对进程透明，无需在程序中插入额外代码来确保CPU时间共享。

调度策略还基于进程优先级进行排序。在Linux中，进程优先级是动态的。调度器会跟踪进程的行为并定期调整其优先级，长时间未使用CPU的进程会通过动态提高优先级得到提升，而长时间运行的进程则会因优先级降低而受到惩罚。

2. 进程分类

在调度方面，进程传统上分为“I/O密集型”和“CPU密集型”。前者大量使用I/O设备，花费大量时间等待I/O操作完成；后者是需要大量CPU时间的计算密集型应用。

另一种分类方法将进程分为三类：
-交互式进程：与用户持续交互，大量时间用于等待按键和鼠标操作。输入接收时，进程必须快速唤醒，否则用户会觉得系统无响应。典型的交互式程序包括命令行 shell、文本编辑器和图形应用程序。
-批处理进程：不需要用户交互，