43、Linux系统CPU调度详解：原理与可视化实践

Linux系统CPU调度详解：原理与可视化实践

1. 技术要求

在深入了解Linux系统的CPU调度之前，需要做好以下准备：
- 准备一个运行Ubuntu 18.04 LTS或更高稳定版本的虚拟机，并安装所有必需的软件包。
- 克隆代码仓库：https://github.com/PacktPublishing/Linux-Kernel-Programming ，以获取相关代码并进行实践操作。

2. CPU调度内部原理 - 第一部分：基础知识

2.1 Linux内核可调度实体（KSE）

在Linux系统中，调度操作的对象是线程，而非进程，线程即为内核可调度实体（KSE）。每个运行的线程都拥有一个任务结构（ struct task_struct ）以及用户模式和内核模式的栈。

例如，假设有一个CPU核心，10个用户空间进程，每个进程包含3个线程，再加上5个内核线程，那么总共就有(10 x 3) + 5 = 35个线程。当这些线程都处于可运行状态时，它们会竞争这一个CPU资源，而非10个进程和5个内核线程竞争。

2.2 POSIX调度策略

POSIX标准规定了POSIX兼容的操作系统必须遵循的三种基本调度策略，而Linux在此基础上实现了更多的调度策略，具体如下表所示：
| 调度策略 | 关键点 | 优先级范围 |
| ---- | ---- | ---- |
| SCHED_OTHER 或 SCHED_NORMAL | 始终为默认策略；采用该策略的线程为非实时线程，内部实现为完全公平调度（CFS）类。其设计动机是实