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Linux系統是搶占式多任務操作系統，是否要將一個進程立刻投入運行（也就是搶占當前進程），完全由該進程的優先級和是否有時間片來決定。但?CFS調度器：搶占時機取決于新的可執行程序消耗了多少處理器使用比，如果消耗的使用比當前進程小：新程序立刻投入運行，搶占當前進程，否則推遲。

在Linux中，線程是由進程來實現，線程就是輕量級進程，因此線程的調度是按照進程的調度方式來進行調度的，也就是說線程是基本調度單元。

進程提供了兩種優先級，一種是普通的進程優先級，第二個是實時優先級。前者適用SCHED_NORMAL（SCHED_OTHER）調度策略，后者可選SCHED_FIFO或SCHED_RR調度策略。任何時候，實時進程的優先級都高于普通進程優先級，實時進程只會被更高級的實時進程搶占，同級實時進程之間是按照FIFO或者RR規則調度。

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1. 實時優先級（靜態優先級）

實時進程，只有靜態優先級，因為內核不會根據休眠等因素對其靜態優先級做調整，其范圍在1~MAX_RT_PRIO-1間。默認MAX_RT_PRIO配置為100，即默認的實時優先級范圍是1~99，?數值越高優先級越高。而nice值（-20 — 20），影響的是普通進程優先級。

系統調度時，實時優先級高的進程總是先于優先級低的進程執行（不管他們采用的是FIFO還是RR調度策略）。如果有數個優先級相同的實時進程，那么系統就會按照SCHED_FIFO或SCHED_RR選擇進程。假設當前CPU運行的實時進程A的優先級為a，而此時有個優先級為b的實時進程B進入可運行狀態，那么只要b>a，系統將中斷A的執行，而優先執行B，直到B無法執行（無論A，B為何種實時進程）。

相同優先級的調度策略：

• SCHED_FIFO：先入先出調度策略（First?in-first?out?scheduling）。該策略簡單的說就是一旦進程占用cpu則一直運行，一直運行直到有更高優先級任務到達或自己放棄。

• SCHED_RR：時間片輪轉調度(Round-robin?scheduling)。給每個線程增加了一個時間片限制，當時間片用完后，系統將把該線程置于隊列末尾，然后運行其他相同優先級的進程，如果沒有其他相同優先級的進程，則該進程會繼續執行（前提是沒有其他更高優先及進程）。 高優先級運行期間，低優先級沒法搶占（即使時間片用完），只能等到高優先級主動退出。

只有在下述事件之一發生時，實時進程才會被另外一個進程取代。

? （1）進程被另外一個具有更高實時優先級的實時進程搶占。

? （2）進程執行了阻塞操作并進入睡眠

? （3）進程停止（處于TASK_STOPPED 或TASK_TRACED狀態）或被殺死。

? （4）進程通過調用系統調用sched_yield()，自愿放棄CPU 。

? （5）進程基于時間片輪轉的實時進程（SCHED_RR），而且用完了它的時間片。

實時線程優先級高于所有普通線程，如果有實時線程處于運行態，則系統調度時一定會選擇調用實時線程；正在運行的實時線程只會被擁有更高實時優先級的線程搶占。所以在應用中如果需要將某個線程設置為實時線程，則需要用戶自己確保該線程不會處于忙執行而完全占用CPU資源，導致其他普通線程沒法獲得CPU資源而一直被阻塞得不到執行，并且需要合理給予優先級的值，太高有可能會影響重要系統線程的運行。所有用戶態線程默認沒有實時優先級，都屬于普通線程。

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2. 普通進程優先級（非實時、動態優先級，SCHED_OTHER（SCHED_NORMAL））

系統創建線程時，默認的線程是SCHED_OTHER。所以如果我們要改變線程的調度策略的話，可以通過下面的這個函數實現。

int?pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t?*attr,?int?policy);

普通進程的靜態優先級只能是0，但可以通過nice值來改變其優先級。

nice值的范圍是-20~19，nice數值越大就使得static_prio越大，最終進程優先級就越低。

系統調度時，還會考慮其他因素，因而會以nice為基礎計算出進程動態優先級，根據此來實施調度。因為，不僅要考慮優先級，也要考慮進程的屬性。例如如果進程屬于交互式進程，那么可以適當的調高它的優先級，使得界面反應地更加迅速，從而使用戶得到更好的體驗。

進程的時間片就是完全依賴nice值來分配，低nice值的進程擁有更長的時間片。

系統會嚴格按照動態優先級高低的順序安排進程執行。動態優先級高的進程進入非運行狀態，或者時間片消耗完畢才會輪到動態優先級較低的進程執行。動態優先級的計算主要考慮兩個因素：靜態優先級，進程的平均睡眠時間。

• SCHED_NORMAL（SCHED_OTHER）：該策略是是默認的Linux分時調度（time-sharing?scheduling）策略，它是Linux線程默認的調度策略。

其實，普通進程的調度，是CPU根據進程優先級算出時間片，這樣并不能一定保證高優先級的進程一定先運行，只不過和優先級低的進程相比，通常優先級較高的進程獲得的CPU時間片會更長而已。其實，如果要想保證一個線程運行完在運行另一個線程的話，就要使用多線程的同步技術，信號量，條件變量等方法。而不是絕對依靠優先級的高低，來保證。

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3. CFS

linux在2.6.23內核中采用的是“完全公平調度算法”簡稱CFS，來取代傳統的非實時進程的SCHED_NORMAL調度算法。

傳統調度策略必須規定一個默認的時間片，但是CFS沒有直接分配時間片給進程，而是將處理器的使用比例（權重）給進程，這個比例（權重）根據所有進程的總nice和自身nice值來計算。

如有三個進程，A?nice為5，B?nice為5，則A權重為1/2，B為1/2。假設總CPU時間為10ms，則A能運行5ms，B也5ms。

另外A能運行5ms不代表A會運行5ms，A有可能執行了1ms后就完成了任務然后就放棄CPU，也有可能一直運行5ms還沒能完成任務。

另外這個應得的cpu時間不應太小（假設閾值為1ms），否則會因為切換得不償失。但是，當進程足夠多時候，肯定有很多不同權重的進程獲得相同的時間——最低閾值1ms，所以，CFS只是近似完全公平。

CFS允許每個進程運行一段時間，循環輪轉，選擇運行時間最少的那個進程作為下一個運行進程，即一段時間內運行時間最少的進程擁有高優先級。CFS不再依據nice作為優先級而進行調度，但是依然會用到nice值計算權重。

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4. 系統何時會調用schedule()函數

• 進程從中斷，異常，系統調用返回用戶態的時候，系統調用 do_fork()函數

• 定時中斷，當前進程的時間片用完， ?do_timer()函數

• 進程狀態切換的時候，進程終止，進程喚醒等，進程調用sleep() exit()等函數，喚醒進程 wake_up_process()函數

• 改變進程的調度策略：setscheduler()函數

• 系統調用禮讓：sys_sched_yield()函數

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5. 優先級和時間片

• 優先級，高優先級的進程總是會搶占低優先級的進程執行，無論該低優先級進程的時間片是否已經用完；相同優先級按輪詢調度。

• 時間片，相同優先級的進程A和B，如果A在運行，只有當A的時間片用完或者A主動休眠放棄CPU，B才有機會被執行。

• 只有SCHED_RR和SCHED_NORMAL調度有時間片的概念

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6. 總結

• Linux 標準內核實現兩個調度類：采用?CFS 調度算法的默認調度類和實時調度類

• Linux的調度策略區分實時進程和普通進程，實時進程的調度策略是SCHED_FIFO和SCHED_RR，普通的非實時進程的調度策略是SCHED_NORMAL（SCHED_OTHER）。

• CFS：取代了SCHED_NORMAL（SCHED_OTHER）， CFS 不采用嚴格規則來為一個優先級分配某個長度的時間片，而是為每個進程分配一定比例的 CPU 處理時間（權重）進行調度

• 實時調度類：SCHED_FIFO或SCHED_RR調度策略，靜態優先級。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux进程调度策略分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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