Linux线程的调度机制

Linux线程的调度机制

　　在Linux中，线程是由进程来实现，线程就是轻量级进程（ lightweight process ），因此在Linux中，线程的调度是按照进程的调度方式来进行调度的。Linux这样实现的线程的好处的之一是：线程调度直接使用进程调度就可以了，没必要再搞一个进程内的线程调度器。
　　
　　在Linux中，调度器是基于线程的调度策略（scheduling policy）和静态调度优先级（static scheduling priority）来决定那个线程来运行。
　　
　　Linux系统的三种调度策略：
　　一、SCHED_OTHER：分时调度策略（Linux线程默认的调度策略）。
　　二、SCHED_FIFO：实时调度策略，先到先服务。该策略简单的说就是一旦线程占用CPU则一直运行，一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。
　　三、SCHED_RR：实时调度策略，时间片轮转。给每个线程增加了一个时间片限制，当时间片用完后，系统将把该线程置于队列末尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平。
　　
　　 调度优先级策略：
　　 实时调度策略大于分时调度策略；
　　当实时进程/线程准备就绪后，如果当前CPU正在运行分时进程/线程，则实时进程/线程立即抢占分时进程/线程。
　　 同样都是实时调度策略，优先级高的先执行。
　　
　　所有任务都采用Linux分时调度策略时：
　　1. 创建任务指定采用分时调度策略，并指定优先级nice值(-20~19)。
　　2. 将根据每个任务的nice值确定在CPU上的执行时间(counter)。
　　3. 如果没有等待资源，则将该任务加入到就绪队列中。
　　4. 调度程序遍历就绪队列中的任务，通过对每个任务动态优先级的计算(counter+20-nice)结果，选择计算结果最大的一个去运行，当这个时间片用完后(counter减至0)或者主动放弃CPU时，该任务将被放在就绪队列末尾(时间片用完)或等待队列(因等待资源而放弃CPU)中。
　　5. 此时调度程序重复上面计算过程，转到第4步。
　　6. 当调度程序发现所有就绪任务计算所得的权值都为不大于0时，重复第2步。
　　
　　所有任务都采用FIFO时：
　　1. 创建进程时指定采用FIFO，并设置实时优先级rt_priority(1-99)。
　　2. 如果没有等待资源，则将该任务加入到就绪队列中。
　　3. 调度程序遍历就绪队列，根据实时优先级计算调度权值(1000+rt_priority),选择权值最高的任务使用cpu，该FIFO任务将一直占有CPU直到有优先级更高的任务就绪(即使优先级相同也不行)或者主动放弃(等待资源)。
　　4. 调度程序发现有优先级更高的任务到达(高优先级任务可能被中断或定时器任务唤醒，再或被当前运行的任务唤醒，等等)，则调度程序立即在当前任务堆栈中保存当前CPU寄存器的所有数据，重新从高优先级任务的堆栈中加载寄存器数据到CPU，此时高优先级的任务开始运行。重复第3步。
　　5. 如果当前任务因等待资源而主动放弃CPU使用权，则该任务将从就绪队列中删除，加入等待队列，此时重复第3步。
　　
　　所有任务都采用RR调度策略时：
　　1. 创建任务时指定调度参数为RR，并设置任务的实时优先级和nice值(nice值将会转换为该任务的时间片的长度)。
　　2. 如果没有等待资源，则将该任务加入到就绪队列中。
　　3. 调度程序遍历就绪队列，根据实时优先级计算调度权值(1000+rt_priority),选择权值最高的任务使用CPU。
　　4. 如果就绪队列中的RR任务时间片为0，则会根据nice值设置该任务的时间片，同时将该任务放入就绪队列的末尾。重复步骤3。
　　5. 当前任务由于等待资源而主动退出CPU，则其加入等待队列中。重复步骤3。