linux調(diào)度器

Linux調(diào)度器（Linux Scheduler）是Linux操作系統(tǒng)中負責(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，各個進程和線程之間如何共享CPU時間，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，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CPU調(diào)度程序，它負責(zé)決定在多個可運行的任務(wù)中選擇哪個任務(wù)獲得CPU時間片并運行。它基于一些預(yù)定義的策略和算法來進行任務(wù)的選取和切換，以實現(xiàn)對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)先級的任務(wù)就緒時，當(dāng)前正在運行的任務(wù)可能會被剝奪CPU時間片，讓出CPU給更高優(yōu)先級的任務(wù)。這種調(diào)度方式可以確保重要任務(wù)及時執(zhí)行，并提供良好的響應(yīng)性。

2.Linux調(diào)度器的原理

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

• 時間片輪轉(zhuǎn)：Linux調(diào)度器采用時間片輪轉(zhuǎn)的方式來分配CPU時間。每個任務(wù)被分配一個固定長度的時間片，在此期間內(nèi)運行。當(dāng)時間片用完后，調(diào)度器會暫停當(dāng)前任務(wù)，并將其放入就緒隊列末尾，選擇下一個任務(wù)進行執(zhí)行。
• 優(yōu)先級隊列：Linux調(diào)度器根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級來組織就緒隊列。每個任務(wù)都有一個優(yōu)先級值，較高優(yōu)先級的任務(wù)會被優(yōu)先選取并獲得更多的CPU時間。調(diào)度器通過優(yōu)先級隊列的方式，確保高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時執(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）、實時調(diào)度和批處理調(diào)度等。完全公平調(diào)度是默認的調(diào)度策略，它基于紅黑樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理任務(wù)。實時調(diào)度提供了對實時任務(wù)的支持，保證其滿足嚴格的時間要求。批處理調(diào)度則適用于對吞吐量和系統(tǒng)負載更為關(guān)注的場景。

3.Linux調(diào)度器的特點

Linux調(diào)度器具有以下幾個特點：

• 公平性：Linux調(diào)度器通過采用完全公平調(diào)度策略，為每個任務(wù)分配相對公平的CPU時間。它盡量保證所有任務(wù)能夠獲得適當(dāng)?shù)膱?zhí)行時間，提供公正的資源分配。
• 可擴展性：Linux調(diào)度器采用多隊列和紅黑樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理任務(wù)，具有良好的可擴展性。無論任務(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)。
• 實時性：Linux調(diào)度器提供實時調(diào)度功能，針對實時任務(wù)具有更嚴格的時間要求。它通過優(yōu)先級機制和時間片控制，確保實時任務(wù)及時執(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，以適應(yīng)不同場景和需求。管理員可以根據(jù)系統(tǒng)的特點和性能要求選擇合適的調(diào)度策略，并通過調(diào)整參數(shù)進行性能優(yōu)化。
• 性能優(yōu)化：Linux調(diào)度器通過合理的任務(wù)選取和切換機制，以及時間片輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級隊列等算法，實現(xiàn)了高效的CPU資源利用。它可以根據(jù)系統(tǒng)負載和任務(wù)特性自動調(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)度實體：Linux調(diào)度器不僅可以調(diào)度進程（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)用程序的需要進行任務(wù)粒度的調(diào)度和管理。
• 可擴展的調(diào)度器：Linux調(diào)度器提供了擴展接口，允許開發(fā)者實現(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，滿足特殊場景下的調(diào)度要求。

Linux調(diào)度器作為Linux操作系統(tǒng)中的重要組件，采用時間片輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級隊列等原理，通過多種調(diào)度策略和靈活的配置，實現(xiàn)對CPU資源的管理和分配。它具有公平性、可擴展性、實時性、靈活性和性能優(yōu)化等特點，為Linux系統(tǒng)提供了高效、公平的任務(wù)調(diào)度機制。