linux设备驱动归纳总结（四）：2.进程调度的相关概念

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-04-23 10:54 187阅读 0赞

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进程的调度就是指进程间的切换，进程调度的知识其实我也不太清除，我查找的资料有些说法并不一致，所以我只能说一下一些我的理解。如有错误或不足，望指正。

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一、I/O消耗型进程和处理器消耗型的进程：

进程分为I/O消耗型和处理器消耗型两种。

I/O消耗型，是指进程大部分时间用来提交I/O请求或者等待I/O请求的进程。这类进程的特征是，经常需要运行，但执行一次需要的时间不长。如文字编辑。

处理器消耗型，是指进程大部分时间用来执行代码的进程。这类进程对系统的响应时间要求比较少，像看个视频，慢个半秒人是察觉不出来的。但这种进程耗CPU，所以这类型的进程需要更多一点的执行时间。

老李说，内核一切来源于生活，I/O消耗型就像解小手，经常得去，但每次花的时间不长，处理器消耗型就像解大手，有时一天要么就来一次，但也要花个十来分钟。

同时上面的两种进程分类并不是绝对的，进程可以同时属于这两种类型，就好像你上个厕所也可以同时干两件事。

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二、进程的优先级

优先级其实就是一个数，优先级高的程序先运行，低优先级的程序后运行，这是基本的进程调度策略。

内核有两种不同的优先级，静态优先级和当态优先级，它们的进程的调度算法和时间片的分配方面起着重要作用，这里我不能一一详述，我也不太了解。

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三、时间片

时间片是一个数值，我把它理解为：在一个周期里，内核调度全部进程的总时间中分给一个进程运行的时间。

譬如，现在有三个进程需要运行，在1秒内，进程A有0.6秒，进程B有0.3秒，进程C有0.1秒，它们所得到的时间就叫做时间片，如果没有中断等其它情况的话，进程A可以在内核分配的0.6秒内欢快地连续地运行，直到时间片用完。

当然，上面的立即举得有点过分，时间片的大小一般都是以ms为单位，时间片太长，用户就会觉得程序有延时，如果时间片太短，那大部分的时间都耗费在切换进程的功夫上，得不偿失。

另外，分配的时间片并不是一定要一次过用完，进程可以分开几次使用，如交互式的进程（文本编辑），内核分配给它的时间片远远多于处理一次输入的时间，所以这类的进程响应次数多，用的时间片却比消耗型进程的少。

又联系一下生活，譬如一个厕所的使用相当紧缺，公司规定，解大手的，一天只能10分钟，解小手的，一天也给你10分钟。当然不排除有奇人异士会尽情的享受一次10分钟的小解，但一般都会把时间分配到需要小解的时候。

还需要记住一点的是，内核等到所有进程的时间片都用完了，再对进程重新分配新的时间片。

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四、进程的调度策略

基于上面介绍的上面三个概念，简单的说一下进程的调度策略。先说一下分类：

按调度策略分类：

SCHED\_NORMAL：普通的分时进程，上层应用程序的默认策略。

SCHED\_FIFO：先进先出的实时进程。

SCHED\_RR：时间片轮转的实时进程。

按调度类分类：

CFS调度类：用于策略SCHED\_NORMAL等。

实时调度类：用于SCHED\_FIFO，SCHED\_RR。

上面说了这么多只是想说一点，进程的调度策略有很多，因为书上讲的也不多，我也没细细去了解。基于CFS调度类，简单介绍一下上面提及的三个概念的关系。

直到我还对书上的一个话坚信不疑：“优先级越高，进程所能分到的时间片就越多”。其实这是不一定正确的，解小手优先级高就好了，凭什么时间还能比解大手的多，这公平吗？

优先级和时间片本来就是个矛盾的概念，有些进程被定义了高优先级是为了能够得到更快的调度，并不是为了获得更多的时间片。

《linux内核设计与实现》（第三版）举了CFS调度的这样一个例子：如果现在处理器上只有两个进程，一个是文字编辑，一个是视频解码。按照原来的理解，文字编辑的进程会获得高优先级和更多时间片。这样的话，视频解码的时间片就会显得不够用了。所以。事实上并不是这样子，基于CFS调度的算法，两个程序被分配了相同的优先级和时间片，这样就能确保视频解码进程能够有更多的时间进行解码。

那内核怎么确保文字编辑的响应呢？原来，内核会观擦两个进程在这段时间内谁已经使用的时间片更少，当使用时间片少的进程需要调度时，内核会优先考虑这样的进程。这样就达到了响应速度快的要求。

所以说，优先级和时间片的分配，是根据内核的调度算法分配。

具体的CFS算法在书上有详细的介绍。

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五、总结

这次讲得很少，只是讲了进程调度的三个基本的概念，上面讲的内容并没有涉及内核抢占的知识，但是，不管在有没有内核抢占的情况下，上面的内容都是成立的。

内核抢占将留在下一节。

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