【Linux 学习计划】-- 系统中进程是如何调度的（内核进程调度队列）

目录

回顾进程优先级与进程调度的引入

内核runqueue图例

关于queue[140]前100个位置 | 实时进程与分时进程

遍历需要调度的进程与bitmap的引入

active、expired指针

结语

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回顾进程优先级与进程调度的引入

在我们之前的学习中，我们是有学习过进程优先级这个概念的，这里简单回顾一下

默认优先级是80，但是还有一个nice值可以供我们修改优先级的值

这是因为：优先级 = 默认优先级 + nice值

而nice值的范围是从-20~19，也就是说，进程优先级是有40个值的，即从60 ~ 99

但是现在进程的优先级我们知道了，而在系统之中，他是如何使用这些优先级的呢？

内核runqueue图例

如下图：

这个是我们内核中的runqueue，前面我们在进程状态那篇博客中也有提到他，只要进程被链入runqueue之中，就代表他会被CPU调度执行，也就是就绪和运行状态

并且，一个CPU只有一个runqueue

而今天我们将会详细谈一谈runqueue里面的几个字段，因为我们今天要讲调度，那就必然和这些绕不开

首先是上图中用蓝色框框框起来的，第三个，也就是queue[140]

需要说明的是，这140个空间中，前100个是给实时进程的（后文会有所举例），也就是0~99位置，而后面的100~139这40个位置

不对，40个位置，这和我们的nice值的范围，也就是进程优先级的范围不是正好吻合了吗！

事实也的确如此，我们来看一下图例：

我们的每一个下标，在这样子分布的情况下，就可以和进程的优先级一一对应，而我们这时候如果有进程进来了，那么就会直接根据他的优先级进行插入到相应位置：

比如这样，接着就能够调度起来了

关于queue[140]前100个位置 | 实时进程与分时进程

可能很多同学对这几个字眼比较陌生，这里举一个例子就明白了

分时操作系统就好比我们的电脑，需要同时让多个进程进行轮转，同时运行

而实时操作系统则像是车子，一台汽车里面可能有很多功能，音乐、影视等等，但是总不能说有紧急情况了，现在我要刹车，结果操作系统说：不行，我音乐还在放呢，你不能刹车，这也太扯了

以上就是关于实时操作系统和分时操作系统的讲解，这里并不打算详说，因为今天的重点是动态理解进程的调度

遍历需要调度的进程与bitmap的引入

首先，我们并不是所有进程的优先级都是从60开始的，大部分甚至都是80

那问题来了，我们前面还有100个空间没有使用，空着放在那里给实时进程准备着，那我们每一次要找下一个需要调度的进程的时候，都需要一个一个去找吗？这样的话效率太低了

所以runqueue中还有一个东西，叫做bitmap[5]，也就是所谓的位图：

至于为什么是 5 呢，因为5*32=160，而4*32=128，5 个可以刚好覆盖，但是4个则会直接不够

而我们有了位图之后，效率的提升是明显的

比如我们现在要看前32个空间有没有进程，我们只需要这样：

bitmap[i]==0

这样我们一次就能知道32个位置有没有进程，如果为0，那就下一个32，如果不为0，那再一个一个找进程

active、expired指针

active（活跃）expired（过期）

我们现在再来看回最开始那张图片：

我们可以看到，这里面其实有两个框，蓝和红两个，并且，里面的内容是完全一样的

在看到蓝色框框上面的两个变量，那是两个指针，active 和 expired，而这两个指针指向的就是下面的两个框框

我们再通过画图来理解一下这个过程：

在最开始的时候，进程在活跃（active）指针指向的queue下面，等到调度完之后

这个进程就会被链入到expired所指向的queue中（下图用蓝色框框表示的就是已经调用结束的进程）：

而所有的进程在被调度完之后，上面active指针所指向的queue，直接遍历 1 次bitmap，发现全是 0，就知道全部调度完了

接下来就是：两个指针的值直接交换（swap(*active, *expired)）

这样我们的活跃queue和过期queue就完成了交换

接下来就是继续调度active指针指向的进程，全部执行完了之后，就再交换，过期的重新变成活跃的

如此往复

结语

这篇文章到这里就结束啦！！~(￣▽￣)~*

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