Linux內核設計與實現 第四章
多任務
多任務系統可以劃分爲搶佔式多任務和非搶佔式多任務。進程在被搶佔之前能夠運行的時間叫時間片。Linux採用的就是搶佔式多任務
Linux的進程調度
IO消耗型進程：頻繁處於可運行狀態但是隻運行很短的時間。處理器消耗型：時間大多用在執行代碼上，系統儘量降低其調度頻率而延長運行時間。進程調度要在兩個調度之間尋求平衡：響應時間短和最大系統利用率。
優先級：根據進程價值和處理器佔用時間的分級方法。Linux採用了兩種不同的優先級範圍。第一種是nice值（-20到+19），默認是0：越大nice值則優先級越低，獲得的處理器時間越少，在Linux中，nice值表示的是時間片的比例。第二種是實時優先級，範圍是0~99，實時優先級越高表示進程優先級越高。
調度算法
unix進程調度中nice值的問題：（1）nice=0的往往是io進程，不需要太多時間片，nice=19的反而是CPU進程，需要更多時間片（2）nice爲0和1時分到的時間片相差無幾，但是nice爲18和19時分到的時間片相差一倍（3）需要分配一個絕對時間片，這將引發一系列問題（4）某些時間片用完的進程該不該再次上CPU，難以保證公平
CFS（公平調度）：進程獲得CPU的時間由相對的nice值決定；nice值對應的使用時間不是絕對值，而是處理器使用比。
Linux調度的實現
時間記賬：操作系統需要對每個進程的時間進賬進行維護，CFS使用sched_entity調度器實體進行維護，它作爲一個成員變量se嵌入在進程描述符task_struct內。比較重要的一個概念就是vruntime虛擬實時，它描述的不是運行時間，而是運行時間的標準化。例如操作系統中有兩個進程，每個進程所需運行時間分別是20ms和80ms，剛開始，vruntime都是0，在運行10ms後，前者的vruntime是50ms，而後者的vruntime則爲25ms。如我們所見，vruntime是每個進程的實際運行時間對總進程數的標準化。
進程選擇：根據上面所述，顯然我們每次都應該選擇vruntime最小的進程，問題就在於我們如何找到這個進程——答案就是紅黑樹。具體細節不做過多描述。
調度器入口：schedule（）。找到優先級最高的調度類，此調度類有一個自己的可運行隊列，從中選出最高優先級的進程。
休眠：休眠有兩種狀態：能被信號喚醒的和不能被信號喚醒的，這兩種狀態都是通過同一個等待隊列上，等待隊列存在的形式是鏈表。進程通過執行下列步驟將自己放入隊列：（1）創建等待隊列項。（2）加入隊列。（3）改變自己的狀態。（4）信號喚醒進程，進程進入“迷糊”狀態。（5）“迷糊”狀態的進程再次檢查條件，若真，則退出等待隊列，否則繼續睡。
喚醒：調用wake_up()，設置進程狀態，調用enqueue_task()將進程放入紅黑樹。需要注意的是存在虛假的喚醒，需要用一個循環保證其等待條件真正達成。
進程上下文切換
context_switch()
schedule()：虛擬內存的切換switch_mm()，處理器切換switch_to()。need_resched()來檢查是否要重新進行調度。當進程應該被搶佔時，此標誌會被設置。搶佔分爲用戶搶佔和內核搶佔。
實時調度
被實時調度器管理，而不是CFS調度器
SCHED_FIFO：不使用時間片，先入的任務執行到完畢纔開始下一個，優先級比所有的SCHED_NORMAL高，只有更高優先級的SCHED_FIFO和SCHED_RR能搶佔。
SCHED_RR：與SCHED_FIFO基本一致，唯一不同的是相同優先級的會基於時間片輪流運行。