Linux进程调度笔记之Linux进程

一：Linux进程的四大要素

1：一段供进程执行的程序，该程序可以被多个进程执行。

2：独立的内核堆栈。

3：进程控制快（task_struct：有了这个数据结构，进程才能成为内核调度的一个基本单位接受内核的调度。同时，这个结构还记录着进程所占用的各项资源。

4：独立的存储空间：即拥有专有的用户空间，除了前面的内核空间还有用户空间。

线程：只有前三条，没有第四条。

内核线程：完全没有用户空间。

用户线程：共享用户空间。

二：Linux进程分类：

1：交互式进程：这些进程经常和用户发生交互，所以花费一些时间等待用户的操作。当有输入时，进程必须很快的激活。通常，要求延迟在50-150毫秒。典型的交互式进程有：控制台命令，文本编辑器，图形应用程序。

2：批处理进程（Batch Process）：不需要用户交互，一般在后台运行。所以不需要非常快的反应，他们经常被调度期限制。典型的批处理进程:编译器，数据库搜索引擎和科学计算。

3：实时进程：对调度有非常严格的要求，这种类型的进程不能被低优先级进程阻塞，并且在很短的时间内做出反应。典型的实时进程：音视频应用程序，机器人控制等。

批处理进程可能与I/O或者CPU有关，但是实时进程完全通过Linux的调度算法识别。

其实交互式进程和批处理进程很难区别。

三：Linux进程优先级

1：静态优先级(priority): 被称为“静态”是因为它不随时间而改变，只能由用户进行修改。它指明了在被迫和其它进程竞争CPU之前该进程所应该被允许的时间片的最大值（20）。

每个普通进程都一个静态优先级，内核为其分配的优先级数为：100（高优先级）-139（低优先级）。数值越大，优先级越低。新创建的进程一般继承父进程的优先级，但是用户可以通过给nice()函数传递“nice value“或者setpriority()改变优先级。

2: 动态优先级(counter): counter 即系统为每个进程运行而分配的时间片，Linux 兼用它来表示进程的动态优先级。只要进程拥有CPU，它就随着时间不断减小；当它为0 时，标记进程重新调度。它指明了在当前时间片中所剩余的时间量（最初为20）

事实上，在进程在调度的时候，调度器只察看动态优先级，其值为100-139。通过下面的公式可以根据静态优先计算出相应的动态优先级。

Dynamicy priority = max (100, min (static priority - bonus + 5, 139))  

Bonus:0-10，比5小，降低动态优先级，反之，可以提高动态优先级。Bonus和进程的平均睡眠时间有关。

3: 实时优先级（rt_priority）：值为1000。Linux把实时优先级与counter值相加作为实时进程的优先权值。较高权值的进程总是优先于较低权值的进程，如果一个进程不是实时进程，其优先权就远小于1000，所以实时进程总是优先。

4：Base time quantum：是由静态优先级决定，当进程耗尽当前Base time quantum，kernel会重新分配一个Base time quantum给它。静态优先级和Base time quantum的关系为：

（1）       当静态优先级小于120

      Base time quantum（in millisecond）= (140 – static priority) * 20

（2）     当静态优先级大于等于120

      Base time quantum（in millisecond）= (140 – static priority) * 5