一、概述
决定何时、如何选择一个新进程运行的这组规则叫做：调度策略(scheduling policy)。
Linux的调度是基于分时技术(time sharing)：多个进程以“时间多路复用”方式运行，因为CPU的时间呗分成“片”(slice)，给每个可运行进程分配一片。如果当前运行进程的时间片或时限(quantum)到期时，该进程还没有运行完毕，进程切换就会发生。
调度策略也是根据进程的优先级对它们进行分类。在Linux中，进程优先级是动态的：在较长时间内没有运行的进程，会动态提升它们的优先级；相反地，对于在CPU上运行较长时间的进程，会降低它们的优先级来惩罚它们。
所以，实现调度的工具是调度器(scheduler)，调度的对象是进程(process)，调度的方法是调度策略(包括调度算法)。
二、CPU调度器
这里主要讲了cpu调度器的工作内容和目的：
多个task会共享CPU资源
那如何进行任务切换选择呢？
当前运行的task中止
当前运行的task sleep(wait event)
新task创建，或者sleep的task唤醒了
当前运行的task的时间片用完
那调度器的目标是什么？
公平调度各个task
基于task的优先级来分配时间片
task的respnse时间短
高throughput(task执行成功)
在多个cpu间，负载均衡
低功耗
调度器代码运行开销低
调度器会和工作在一些框架、服务器、PC、嵌入式/手机中。
三、O(1)调度器
在2.6.23(2007)以前，Linux调度器使用的是O(1)调度器：
调度器分140个优先级等级：0-99是RT task，100-139是User task
每个cpu的runqueue有2个数组：Active，Expaired
每个数组都有140个entry，对应每个优先级
每个entry是一条FIFO队列结构的链表
140位的bitmap用来检测每个优先级list
时间片会根据task的优先级进行分配
运行时间expaire的task会从Active数组移动到Expaired数组
当Active数组为空时，就交换2个数组。即，将Expaired数组变为Active；Active(此时为空)变为Expaired
task的入rq和出rq，以及next task的选择都是在固定时间内完成
最后在O(1)调度器已经被CFS替代。
四、当前调度器架构
在kernel 2.6.23(2007)后，由Ingo Molnar引入
在调度的class中，还存在调度policy
不同的调度class，高优先级的，越早执行
task可以在cpu、调度policy、调度class间进行迁移
4.1 调度class
由struce sched_class结构体实现：
structsched_class {const struct sched_class *next;void (*enqueue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, intflags);void (*dequeue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, intflags);
...struct task_struct * (*pick_next_task) (struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf);
...
};
内核中一共有5中调度class，优先级从高到低：STOP > DL > RT > CFS > IDLE，他们通过链表实现，并链接起来的。
4.2 主调度函数Schedule()
内核中进程调度，最主要的实现是Schedule()函数。它完成如下工作：
选取下一个runnable的task，并将task放在cpu上运行
按class优先级搜索task来运行，最先从STOP class开始
轮询搜索：for_each_class()
实现方式：pick_next_task()：
again:
for_each_class(class) {
p= class->pick_next_task(rq, prev, rf);if(p) {if (unlikely(p ==RETRY_TASK))gotoagain;returnp;
}
}/*The idle class should always have a runnable task:*/BUG();
4.3 调度class与policy
在不同的调度class下，可能会有不同的调度policy实现：
● Stop
○ No policy
● Deadline
○ SCHED_DEADLINE
● Real Time
○ SCHED_FIFO
○ SCHED_RR
● Fair
○ SCHED_NORMAL
○ SCHED_BATCH
○ SCHED_IDLE
● Idle
○ No policy
不同的class代表不同的调度优先级；不同的policy同样也意味着不同的调度方式。
4.4 调度class：STOP
STOP类型的class有如下特点：
是最高优先级的class(但是这个class不开放给系统user使用的)
只能在smp系统上可用(stop_machine()在单核处理器下不可用)------括号内的具体没怎么理解
可以抢占所有task，并任何事件都不能抢占它
实现方式是：停止运行的其他所有task，而在cpu上运行一个特定的函数
没有调度policy
属于stop class的per cpu内核线程：migration/N ------“N”为cpu core number
在以下情况下使用：task迁移、CPU hotplug、RCU、ftrace、cloclevents等
4.5 调度class：Deadline(DL)
Deadline类型的class有如下特点：
在kernel 3.14(2013)，由Dario Faggioli & Juri Lelli引入
在系统中，属于可以使用的最高优先级的class
调度policy为SCHED_DEADLINE
由红黑树结构实现(自平衡树)
在以下情况下使用：周期性的实时task，例如：视频编解码
4.6 调度Real-time(RT)
Real-time类型的class有如下特点：
符合POSIX标准要求
task优先级范围：0-99
优先级在kernel和userspace中相反：0在kernel中，代表最高优先级；而在userspace中代表最低优先级
相同优先级下的调度policy：
SCHED_FIFO
SCHED_RR，默认时间片长度为100ms
由链表实现
在以下情况下使用：latency敏感的task，例如：IRQ threads
4.7 调度CFS(Completely Fair Scheduler)
CFS类型的class有如下特点：
由Ingo Molnar引入
调度policy：
SCHED_NORMAL：普通task
SCHED_BATCH：批处理 task(batch task，非交互型)
SCHED_IDLE：低优先级task
由红黑树结构实现
跟踪task的虚拟运行时间(vruntime，task拥有的运行时间)
虚拟运行时间(vruntime)最短的task，最优先运行
task的优先级作为权重，会影响虚拟运行时间的计算(vruntime)
权重越大，虚拟运行时间(vruntime)计算时的增量就越小
task的优先级计算：120+nice值(nice范围：-20 ~ +19)
用于所有其他类型的task，例如：shell
4.7 调度Idle
Idle类型的class有如下特点：
最低优先级的调度class
没有调度policy
属于idle class的per cpu内核线程(idle)：swapper/N ------“N”为cpu core number
idle线程仅会在没有其他task的情况下，在cpu上运行
idle线程可以让cpu进入低功耗状态
五、Runqueue
每个CPU都由一个struct rq的实例
每个”rq“包含了DL、RT、CFS的runqueue
Runnable的task会被压入上面提到的那些runqueue中
在struct rq中由很多其他的信息和状态
structrq {
...structcfs_rq cfs;structrt_rq rt;structdl_rq dl;
...
}
使用详解)
