Linux内核（2.6）进程调度算法

1.1      进程状态

在Sched.h(include\linux)中定义了进程的状态。

/*

 *Task state bitmask. NOTE! These bits are also

 *encoded in fs/proc/array.c: get_task_state().

 *

 * Wehave two separate sets of flags: task->state

 * isabout runnability, while task->exit_state are

 *about the task exiting. Confusing, but this way

 *modifying one set can't modify the other one by

 *mistake.

 */

#define TASK_RUNNING           0

#define TASK_INTERRUPTIBLE       1

#define TASK_UNINTERRUPTIBLE  2

#define __TASK_STOPPED        4

#define __TASK_TRACED          8

/* in tsk->exit_state */

#define EXIT_ZOMBIE        16

#define EXIT_DEAD           32

/* in tsk->state again */

#define TASK_DEAD          64

#define TASK_WAKEKILL         128

#define TASK_WAKING            256

其实我们只要关心这几个就行了

#define TASK_RUNNING           0

#define TASK_INTERRUPTIBLE       1

#define TASK_UNINTERRUPTIBLE  2

1.1.1       TASK_RUNNING

运行态：或者是当前正在运行，或者是在一个等待运行的队列里。运行态的进程可以分为3种情况：内核运行态、用户运行态、就绪态。

当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态（用户态）。即此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。 
内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系, intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式，Ring0级别最高，Ring3最低。Linux使用了Ring3级别运行用户态，Ring0作为 内核态，没有使用Ring1和Ring2。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据。Linux进程的4GB地址空间，3G-4G部 分大家是共享的，是内核态的地址空间，这里存放在整个内核的代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。用户运行一个程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，如果要执行文件操作，网络数据发送等操作，必须通过write，send等系统调用，这些系统调用会调用内核中的代码来完成操作，这时，必须切换到Ring0，然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作，完成后，切换回Ring3，回到用户态。这样，用户态的程序就不能 随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用。

用户态切换到内核态的3种方式

A)    系统调用

这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作，比如前例中fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用。而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，例如Linux的int 80h中断。

B) 异常

当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就转到了内核态，比如缺页异常。

C) 外围设备的中断

当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换。比如硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。

这3种方式是系统在运行时由用户态转到内核态的最主要方式，其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的，异常和外围设备中断则是被动的。

1.1.2       TASK_INTERRUPTIBLE

可中断的睡眠态。进程被阻塞，它在等待某些条件来执行。

1.1.3