48、Linux系统调度与内存管理基础

Linux系统调度与内存管理基础

1. Linux线程调度概述

在Linux系统中，线程调度是一个关键的环节。Linux调度器会维护一个就绪线程队列，其任务是在CPU可用时将这些线程调度到CPU上运行。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。

时间共享线程有一个“nice值”，该值可以增加或减少线程对CPU时间的占用权。而实时线程则有优先级之分，高优先级的线程会抢占低优先级的线程。需要注意的是，调度器是针对线程而非进程进行调度的，每个线程的调度与它所属的进程无关。

调度器在以下几种情况会运行：
- 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操作完成。

2. 调度策略分类：公平性与确定性

调度策略主要分为时间共享和实时两类。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。若某个线程运行时间过长，它会被移到队列尾部，以便其他线程有机会运行。同时，公平策略也会根据线程的工作量进行调整，为工作量大的线程提供必要的资源。

然而，对于实时程序来说，公平性并不是关键因素，此时需要的是具有确定性的调度策略。这种策略能保证实时线程在正确的时间被调度，从而避免错过截止时间。这意味着实时线程必须能够抢占时间共享线程。实时线程还有一个静态优先级，当有多个实时线程需要同时运行时，调度器会根据这个优先级来选择运行的线程。Linux实时调度器采用了一种较为标准的算法，即运行优先级最高的实时线程，大多数实时操作系统（RTOS）的调度器也是如