IT视界Linux 进程管理之进程调度与切换
原创
引言
在Linux操作系统中，进程是系统资源分配的基本单位。进程调度与切换是操作系统核心功能之一，它决定了哪个进程能够获得CPU资源以及何时切换进程。本文将详细介绍Linux中的进程调度与切换机制。
进程调度
进程调度是指操作系统通过一定的策略，从就绪队列中选择一个进程，将其分配到CPU上执行的过程。Linux的进程调度策略首要包括以下几种：
1. 先来先服务（FCFS）
先来先服务是最简洁的调度策略，按照进程到达就绪队列的顺序进行调度。这种策略的缺点是也许让CPU利用率低下，特别是存在长作业时。
2. 最短作业优先（SJF）
最短作业优先策略是按照进程需要的CPU时间进行调度，即选择预计运行时间最短的进程执行。这种策略可以尽也许缩减损耗CPU利用率，但也许让短作业等待时间过长。
3. 时间片轮转（RR）
时间片轮转是一种常见的进程调度策略，它将CPU时间分成若干个时间片，每个进程在就绪队列中按照顺序执行，直到其运行时间大致有一个时间片。如果时间片未用完，进程将暂时挂起，等待下一个时间片。这种策略可以平衡CPU的负载，尽也许缩减损耗系统的响应速度。
4. 优先级调度
优先级调度是通过进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先获得CPU资源。Linux中的进程优先级分为0-139级，其中0级是最高优先级，139级是最低优先级。这种策略可以保证重要进程的执行，但也许让低优先级进程长时间得不到执行。
进程切换
进程切换是指操作系统在执行一个进程时，由于某些原因（如时间片到期、系统调用等）需要暂停当前进程，将CPU资源分配给另一个进程的过程。进程切换首要包括以下步骤：
1. 保存当前进程状态
在进程切换前，操作系统需要保存当前进程的CPU寄存器、程序计数器、栈指针等状态信息，以便后续恢复。
2. 选择下一个进程
操作系统通过调度策略，从就绪队列中选择一个进程进行调度。
3. 恢复下一个进程状态
操作系统恢复所选进程的状态信息，包括CPU寄存器、程序计数器、栈指针等，然后开端执行该进程。
调度器与调度算法
Linux的进程调度器负责实现上述调度策略，它首要包括以下几个部分：
1. 调度器核心（Scheduler Core）
调度器核心负责处理调度策略，包括选择进程、保存和恢复进程状态等。
2. 调度器插件（Scheduler Plugins）
调度器插件是调度器核心的一部分，它负责实现具体的调度算法。Linux系统中常见的调度器插件包括CFQ（Completely Fair Queueing）、 Deadline、 Fair Share等。
3. 调度器钩子（Scheduler Hooks）
调度器钩子允许第三方程序在进程调度过程中插入自定义的代码，以便在特定时刻执行一些操作。
总结
进程调度与切换是操作系统核心功能之一，它直接影响到系统的性能和响应速度。Linux提供了多种调度策略和调度器插件，用户可以通过实际需求选择合适的调度策略。通过深入了解进程调度与切换机制，我们可以更好地优化系统性能，尽也许缩减损耗用户体验。
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