20、深入解析 Linux 进程管理：调度、优先级与资源分配

深入解析 Linux 进程管理：调度、优先级与资源分配

1. 进程调度概述

进程调度是内核子系统，负责在系统进程间分配有限的处理器时间。它决定哪个进程接下来运行，在保证处理器高利用率的同时，营造多个进程并发无缝执行的假象。

可运行进程指未被阻塞的进程，而阻塞进程正在休眠或等待内核的 I/O 操作。与用户交互、大量读写文件或响应网络事件的进程，常因等待资源而长时间阻塞，此时不可运行。若只有一个可运行进程，调度器的工作很简单，就是运行该进程；但当可运行进程多于处理器数量时，调度器的价值就体现出来了，它要决定哪些进程何时运行以及运行多久。

操作系统的多任务处理有两种类型：协作式和抢占式。Linux 采用抢占式多任务处理，调度器决定何时停止一个进程并启动另一个进程，这种暂停运行进程的行为称为抢占，进程在被调度器抢占前允许运行的时间称为时间片。而协作式多任务处理中，进程自愿停止运行，即让出处理器，称为让步。由于这种方式存在缺陷，现代操作系统几乎都采用抢占式多任务处理。

Linux 的进程调度器多年来不断发展，自 Linux 内核 2.6.23 版本起，采用了完全公平调度器（CFS）。它与其他 Unix 进程调度器有很大不同，采用公平排队算法，旨在确保竞争资源的消费者能公平访问资源。

2. 时间片的影响

时间片是系统整体行为和性能的重要变量。时间片过大，进程执行间隔长，并发执行的假象不明显，用户可能会因延迟而沮丧；时间片过小，系统大量时间用于应用程序切换，会失去时间局部性等优势。因此，确定理想的时间片并非易事。一些操作系统给进程大时间片以提高系统吞吐量和整体性能，另一些则给小时间片以提供良好的交互性能。CFS 通过取消时间片的方