linux調(diào)度器

Linux調(diào)度器（Linux Scheduler）是Linux操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和分配CPU資源的重要組件。它決定了在多任務(wù)環(huán)境下，各個(gè)進(jìn)程和線程之間如何共享CPU時(shí)間，并決定了系統(tǒng)的響應(yīng)性、吞吐量和公平性。了解Linux調(diào)度器的概念、原理和特點(diǎn)，有助于深入理解Linux操作系統(tǒng)的工作方式和性能優(yōu)化。

1.什么是Linux調(diào)度器

Linux調(diào)度器是一個(gè)CPU調(diào)度程序，它負(fù)責(zé)決定在多個(gè)可運(yùn)行的任務(wù)中選擇哪個(gè)任務(wù)獲得CPU時(shí)間片并運(yùn)行。它基于一些預(yù)定義的策略和算法來(lái)進(jìn)行任務(wù)的選取和切換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU資源的合理分配和調(diào)度。Linux調(diào)度器的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)的整體性能、響應(yīng)速度和公平性。

Linux操作系統(tǒng)使用搶占式調(diào)度器，這意味著當(dāng)更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒時(shí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)可能會(huì)被剝奪CPU時(shí)間片，讓出CPU給更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。這種調(diào)度方式可以確保重要任務(wù)及時(shí)執(zhí)行，并提供良好的響應(yīng)性。

2.Linux調(diào)度器的原理

Linux調(diào)度器的原理基于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的概念。它使用一些算法和策略來(lái)確定下一個(gè)被選中的任務(wù)，并將其放入運(yùn)行隊(duì)列。以下是Linux調(diào)度器的基本原理：

• 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)：Linux調(diào)度器采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式來(lái)分配CPU時(shí)間。每個(gè)任務(wù)被分配一個(gè)固定長(zhǎng)度的時(shí)間片，在此期間內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)時(shí)間片用完后，調(diào)度器會(huì)暫停當(dāng)前任務(wù)，并將其放入就緒隊(duì)列末尾，選擇下一個(gè)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。
• 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列：Linux調(diào)度器根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)來(lái)組織就緒隊(duì)列。每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)值，較高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)會(huì)被優(yōu)先選取并獲得更多的CPU時(shí)間。調(diào)度器通過(guò)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式，確保高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)執(zhí)行。
• 調(diào)度策略：Linux調(diào)度器支持多種調(diào)度策略，如完全公平調(diào)度（CFS）、實(shí)時(shí)調(diào)度和批處理調(diào)度等。完全公平調(diào)度是默認(rèn)的調(diào)度策略，它基于紅黑樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理任務(wù)。實(shí)時(shí)調(diào)度提供了對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)的支持，保證其滿足嚴(yán)格的時(shí)間要求。批處理調(diào)度則適用于對(duì)吞吐量和系統(tǒng)負(fù)載更為關(guān)注的場(chǎng)景。

3.Linux調(diào)度器的特點(diǎn)

Linux調(diào)度器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 公平性：Linux調(diào)度器通過(guò)采用完全公平調(diào)度策略，為每個(gè)任務(wù)分配相對(duì)公平的CPU時(shí)間。它盡量保證所有任務(wù)能夠獲得適當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)間，提供公正的資源分配。
• 可擴(kuò)展性：Linux調(diào)度器采用多隊(duì)列和紅黑樹(shù)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理任務(wù)，具有良好的可擴(kuò)展性。無(wú)論任務(wù)數(shù)量增加還是系統(tǒng)核心數(shù)變化，調(diào)度器都能有效地管理和調(diào)度任務(wù)。
• 實(shí)時(shí)性：Linux調(diào)度器提供實(shí)時(shí)調(diào)度功能，針對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)具有更嚴(yán)格的時(shí)間要求。它通過(guò)優(yōu)先級(jí)機(jī)制和時(shí)間片控制，確保實(shí)時(shí)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行。
• 靈活性：Linux調(diào)度器支持多種調(diào)度策略，并提供了可配置的參數(shù)和選項(xiàng)，以適應(yīng)不同場(chǎng)景和需求。管理員可以根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能要求選擇合適的調(diào)度策略，并通過(guò)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行性能優(yōu)化。
• 性能優(yōu)化：Linux調(diào)度器通過(guò)合理的任務(wù)選取和切換機(jī)制，以及時(shí)間片輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級(jí)隊(duì)列等算法，實(shí)現(xiàn)了高效的CPU資源利用。它可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載和任務(wù)特性自動(dòng)調(diào)整調(diào)度策略，提供較高的系統(tǒng)吞吐量和響應(yīng)速度。
• 可調(diào)度實(shí)體：Linux調(diào)度器不僅可以調(diào)度進(jìn)程（Process），還可以調(diào)度線程（Thread）和任務(wù)組（Task Group）。這使得調(diào)度器更加靈活，可以根據(jù)應(yīng)用程序的需要進(jìn)行任務(wù)粒度的調(diào)度和管理。
• 可擴(kuò)展的調(diào)度器：Linux調(diào)度器提供了擴(kuò)展接口，允許開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)自定義的調(diào)度策略和調(diào)度類。這樣，用戶可以根據(jù)特定需求定制調(diào)度器行為，滿足特殊場(chǎng)景下的調(diào)度要求。

Linux調(diào)度器作為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)中的重要組件，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級(jí)隊(duì)列等原理，通過(guò)多種調(diào)度策略和靈活的配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU資源的管理和分配。它具有公平性、可擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性、靈活性和性能優(yōu)化等特點(diǎn)，為L(zhǎng)inux系統(tǒng)提供了高效、公平的任務(wù)調(diào)度機(jī)制。