彻底理解Linux 进程调度所有知识点 _Linux

进程的分类在 CPU 的角度看进程行为的话，可以分为两类：

CPU 消耗型：此类进程就是一直占用 CPU 计算， CPU 利用率很高
IO 消耗型：此类进程会涉及到 IO ，需要和用户交互，比如键盘输入，占用 CPU 不是很高，只需要 CPU 的一部分计算，大多数时间是在等待 IO

CPU 消耗型进程需要高的吞吐率， IO 消耗型进程需要强的响应性，这两点都是调度器需要考虑的。
为了更快响应 IO 消耗型进程，内核提供了一个抢占(preempt)机制，使优先级更高的进程，去抢占优先级低的进程运行。内核用以下宏来选择内核是否打开抢占机制：

CONFIG_PREEMPT_NONE: 不打开抢占，主要是面向服务器。此配置下， CPU 在计算时，当输入键盘之后，因为没有抢占，可能需要一段时间等待键盘输入的进程才会被 CPU 调度。
CONFIG_PREEMPT : 打开抢占，一般多用于手机设备。此配置下，虽然会影响吞吐率，但可以及时响应用户的输入操作。

调度相关的数据结构先来看几个相关的数据结构：
task_struct我们先把 task_struct 中和调度相关的结构拎出来：

struct task_struct { ...... const struct sched_class *sched_class; struct sched_entity  se; struct sched_rt_entity  rt; ...... struct sched_dl_entity  dl; ...... unsigned int   policy; ......}

struct sched_class：对调度器进行抽象，一共分为5类。

Stop调度器：优先级最高的调度类，可以抢占其他所有进程，不能被其他进程抢占；
Deadline调度器：使用红黑树，把进程按照绝对截止期限进行排序，选择最小进程进行调度运行；
RT调度器：为每个优先级维护一个队列；
CFS调度器：采用完全公平调度算法，引入虚拟运行时间概念；
IDLE-Task调度器：每个CPU都会有一个idle线程，当没有其他进程可以调度时，调度运行idle线程；

unsigned int policy：进程的调度策略有6种，用户可以调用调度器里的不同调度策略。

SCHED_DEADLINE：使task选择Deadline调度器来调度运行
SCHED_RR：时间片轮转，进程用完时间片后加入优先级对应运行队列的尾部，把CPU让给同优先级的其他进程；
SCHED_FIFO：先进先出调度没有时间片，没有更高优先级的情况下，只能等待主动让出CPU；
SCHED_NORMAL：使task选择CFS调度器来调度运行；
SCHED_BATCH：批量处理，使task选择CFS调度器来调度运行；
SCHED_IDLE：使task以最低优先级选择CFS调度器来调度运行；

文章插图

struct sched_entity se：采用CFS算法调度的普通非实时进程的调度实体。
struct sched_rt_entity rt：采用Roound-Robin或者FIFO算法调度的实时调度实体。
struct sched_dl_entity dl：采用EDF算法调度的实时调度实体。

分配给 CPU 的 task ，作为调度实体加入到运行队列中。
runqueue 运行队列runqueue 运行队列是本 CPU 上所有可运行进程的队列集合。每个 CPU 都有一个运行队列，每个运行队列中有三个调度队列， task 作为调度实体加入到各自的调度队列中。
struct rq { ...... struct cfs_rq cfs; struct rt_rq rt; struct dl_rq dl; ......}三个调度队列：