Linux 内核调度器源码解析：从调度入口到挑选下一个进程

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<a target="_blank" href="https://glio.ithorizon.cn/tag/Linux/"style="color:#2E2E2E">Linux</a> 内核调度器源码解析：从调度入口到挑选下一个进程

引言

Linux 内核的调度器是操作系统中最核心的组件之一，它负责在多任务环境中高效地分配处理器时间给各个进程。调度器的设计与实现直接影响到系统的响应速度、吞吐量和公平性。本文将深入解析 Linux 内核调度器的源码，从调度入口起始，逐步揭示其挑选下一个进程的过程。

调度入口

Linux 内核的调度流程从调度入口函数起始，该函数在不同的上下文中有不同的实现。以下是常见的调度入口函数：

schedule()：这是最常用的调度入口，在进程切换、中断处理等场景下被调用。

schedule_timeout()：用于等待某个条件构建，并在超时后切换进程。

schedule_timeout_kill()：与 schedule_timeout() 类似，但可以在超时后强制完成某个进程。

以下是一个明了的调度入口函数的伪代码示例：


        schedule() {
            current = get_current_process();
            next = pick_next_process(current);
            switch_to_process(next);
        }

选择下一个进程

选择下一个进程是调度器的核心任务。Linux 内核使用了多种调度策略，包括 RR（Round Robin）、SCHED_FIFO（FIFO）、SCHED_RR（RR）等。以下是选择下一个进程的基本流程：

获取当前进程的运行状态和调度策略。

选用调度策略选择下一个进程。

更新进程的运行状态和调度策略。

以下是一个选择下一个进程的伪代码示例：


        pick_next_process(current) {
            if (current->state == TASK_RUNNING) {
                return current;
            }
            switch (current->policy) {
                case SCHED_FIFO:
                    return schedule_fifo(current);
                case SCHED_RR:
                    return schedule_rr(current);
                // 其他调度策略...
                default:
                    return idle_process();
            }
        }

RR 调度策略

RR 调度策略是 Linux 内核中最常用的调度策略之一，它实现了时间片轮转的调度机制。以下是一个 RR 调度策略的明了实现：


        schedule_rr(current) {
            if (current->run量子 == 0) {
                next = find_next_process(current);
                current->run量子 = RR_QUANTUM;
            } else {
                next = current;
            }
            current->run量子--;
            return next;
        }

其中，RR_QUANTUM 是时间片的大小，find_next_process() 函数负责查找下一个进程。

SCHED_FIFO 和 SCHED_RR

SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 都是实时调度策略，它们允许进程在特定时间内独占处理器资源。以下是这两种调度策略的实现：


        schedule_fifo(current) {
            if (current->priority > highest_priority) {
                highest_priority = current->priority;
                next = current;
            }
            return next;
        }
        schedule_rr(current) {
            if (current->run量子 == 0) {
                next = find_next_process(current);
                current->run量子 = RR_QUANTUM;
            } else {
                next = current;
            }
            current->run量子--;
            return next;
        }