48、Linux 线程调度与内存管理详解

Linux 线程调度与内存管理详解

1. 线程调度概述

在 Linux 系统中，线程调度是一个关键的功能。Linux 调度器维护着一个准备运行的线程队列，其任务是在 CPU 可用时将这些线程安排到 CPU 上执行。每个线程都有自己的调度策略，主要分为时间共享和实时两种类型。

1.1 调度器运行条件

调度器在以下情况发生时会开始工作：
- 线程因调用 sleep() 或其他阻塞系统调用而被阻塞。
- 时间共享线程耗尽了其时间片。
- 中断导致线程解除阻塞，例如 I/O 完成。

1.2 公平性与确定性

时间共享策略基于公平原则，旨在确保每个线程都能获得公平的处理器时间，避免某个线程独占系统资源。当一个线程运行时间过长时，它会被移到队列尾部，让其他线程有机会执行。同时，公平策略也会根据线程的工作量调整资源分配。

而实时程序更需要确定性的调度策略，以保证实时线程能在正确的时间被调度，避免错过截止日期。实时线程会优先于时间共享线程执行，并且每个实时线程都有一个静态优先级，调度器会根据这个优先级来选择要运行的线程。

1.3 时间共享策略

从 Linux 2.6.23 版本开始，采用了完全公平调度器（CFS）。它不使用传统意义上的时间片，而是计算线程在公平分配 CPU 时间下应运行的时长，并与实际运行时间进行平衡。如果线程超过了其应得的时间，且有其他时间共享线程等待运行，调度器会暂停该线程，转而运行等待的线程。

时间共享策略主要有以下几种：
- SCHED_NORMAL（也称为