Linux内核详解（二）

Linux调度程序

Linux调度程序负责决定执行哪个（处于可运行状态的）进程，何时执行以及执行多长时间。

多进程操作系统分为两种：抢占式和非抢占式；Linux实现了抢占式机制，即有调度程序决定何时挂起一个正在运行的进程，而让其他进程能够执行；非抢占式下的进程除非自己主动挂起（yield），否则将会一直执行。

调度策略决定何时让什么进程运行。进程可以被分为I/O密集型（比如GUI）和cpu密集型（键盘输入）两种；通常从系统的响应速度来看，调度策略往往是降低cpu密集型进程的调度频率，而延长其运行时间。Linux为了保证交互式应用和桌面系统的性能，更倾向于优先调度I/O密集型进程。

主要调度策略有：

• 基于优先级的调度：进程执行是基于时间片的，时间片是指分配给每个可运行进程的cpu时间；此时调度程序总是选择时间片未用尽而且优先级最高的进程运行。
• 完全公平调度（CFS）：CFS采用的方法是完全摒弃时间片而是分配给进程一个处理器使用比重，从而确保了进程调度的公平性以及将切换频率置于不断变动中。CFS允许每个进程运行一段时间、循环轮转、选择运行最少的进程作为下一个运行进程，它在所有可运行进程总数的基础上计算一个进程应该运行多久，而不是依靠nice值来计算时间片。

在Linux内核中采用了CFS来实现进程调度。

Linux系统调用

在现代操作系统中，内核提供了用户进程和内核进行交互的一组接口，即系统调度。系统调度的作用的主要有三个：

• 为用户空间提供一种硬件的抽象接口；
• 保证了系统的稳定和安全；
• 实现多进程和虚拟内存。

在Linux中，系统调用是用户空间处理异常和陷入之外访问内核的唯一方法。要访问系统调用，通常是通过C库中定义的函数调用（API）来进行的；在Linux中每个系统调用都有一个系统调用号，这样就可以通过这个唯一的系统调用号关联系统调用。

应用程序通过软中断通知内核执行一个系统调用，它是通过引发一个异常使得系统切换到内核态去执行异常处理程序（实际上也就是系统调用处理程序system_call）。在陷入内核之前，用户进程就把相应系统调用号放到eax寄存器中传递给内核，这样系统调用处理程序一旦运行就可以从eax中取得数据（其他一些参数输入也可以通过寄存器传递）。

内核在执行系统调用时处理进程上下文，current指针指向当前引发系统调用的进程。在进程上下文中，内核可以休眠（比如阻塞或调用schedule），并且可以被抢占，当系统调用返回时，控制器仍然在system_call中，它最终会负责切换到用户态。