Linux进程调度与进程切换

黄志恒
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《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

这篇文章讨论一下Linux内核进程调度和进程切换。
首先说明一下，这里不涉及进程调度算法。想看调度算法的亲请参阅各种操作系统书籍 - -！
我们这里讲一讲内核在做进程调度和进程切换的时候做了些什么。

进程调度时机：
1、中断处理过程（包括时钟中断，I/O中断，系统调用和异常）中，直接调用schedule()或者返回用户态时根据need_resched标记调用schedule()。
2、内核线程可以直接调用schedule()进行进程切换，也可以在中断处理过程中进行调度，也就是说内核线程作为一类特殊的进程可以主动调度，也可以被动调度。
3、用户态进程无法实现主动调度，仅能通过陷入内核态后的某个时机点进行调度，即在中断处理过程中进行调度。

注意：进程调度的方法是schedule()无论怎么封装，进程调度最后都会进入这个schedule()函数中执行。

schedule()函数：
这个函数中有以下几个关键点：
1、next = pick_next_task(rq, prev);//进程调度算法都封装这个函数内部。你看，无论使用哪种进程调度算法，最后都给返回成一个next，所以我们这里不具体分析进程调度算法
2、context_switch(rq, prev, next);//进程上下文切换 prev是当前，next是要切换的。
3、switch_to利用了prev和next两个参数：prev指向当前进程，next指向被调度的进程。这个swich_to一执行就进行了进程切换。
这里讲的很笼统，linux内核在调度的时候会一如既往的考虑很多内容，对很多条件进行判断。我给出schedule(0源代码地址,有兴趣可以仔细琢磨一下http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/kernel/sched/core.c#__schedule。

Linux进程调度的一般执行过程下面这张图总结的很好了，我就贴上来不再手敲了：

感谢孟老师~

总结：
在最后一周，孟老师提出了“舞女”这么个内核概念。听了之后感觉很形象，也让我对内核有了一个更宏观的认识。下面我给大家来学一学。
在linux中，0-3G内存是用户态可以访问的，3G-4G的地址空间是专供内核态访问的。但是呢，这个3G-4G是各个进程共享的。因为各进程进入的内核态是同一块地址，当从内核态出来后才会进入不同的用户态。内核态就当于一辆出租车，没客人的时候在idea进程中空转，有客人了就带着客人跑一段。当然了，内核态也可以说成是taxi girl。具体的细节……那啥，你懂得~
总的来说，内核就是各种中断处理过程和内核线程的集合。我们这里省去了linux操作系统很多其他东西，专注于内核。
这里放出一张图，大家可以很清晰的看到linux操作系统的构造

当然了，从不同角度看操作系统也会有不同的内容。下面是从常用的内存和CPU的两个角度来看linux操作系统的执行：

这是内存角度。

这是CPU角度。

最后以一张linux最见到也最复杂的操作的图示来结束本篇文章：

再次感谢孟宁老师的授课！