操作系統(tǒng)要實現(xiàn)多進程，進程調度必不可少。有人說，進程調度是操作系統(tǒng)中最為重要的一個部分。我覺得這種說法說得太絕對了一點，就像很多人動輒就說"某某函數(shù)比某某函數(shù)效率高XX倍"一樣，脫離了實際環(huán)境，這些結論是比較片面的。

而進程調度究竟有多重要呢? 首先，我們需要明確一點：進程調度是對TASK_RUNNING狀態(tài)的進程進行調度。如果進程不可執(zhí)行(正在睡眠或其他)，那么它跟進程調度沒多大關系。

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所以，如果你的系統(tǒng)負載非常低，盼星星盼月亮才出現(xiàn)一個可執(zhí)行狀態(tài)的進程。那么進程調度也就不會太重要。哪個進程可執(zhí)行，就讓它執(zhí)行去，沒有什么需要多考慮的。

反之，如果系統(tǒng)負載非常高，時時刻刻都有N多個進程處于可執(zhí)行狀態(tài)，等待被調度運行。那么進程調度程序為了協(xié)調這N個進程的執(zhí)行，必定得做很多工作。協(xié)調得不好，系統(tǒng)的性能就會大打折扣。這個時候，進程調度就是非常重要的。

盡管我們平常接觸的很多計算機(如桌面系統(tǒng)、網絡服務器、等)負載都比較低，但是linux作為一個通用操作系統(tǒng)，不能假設系統(tǒng)負載低，必須為應付高負載下的進程調度做精心的設計。

當然，這些設計對于低負載(且沒有什么實時性要求)的環(huán)境，沒多大用。極端情況下，如果CPU的負載始終保持0或1(永遠都只有一個進程或沒有進程需要在CPU上運行)，那么這些設計基本上都是徒勞的。

優(yōu)先級

現(xiàn)在的操作系統(tǒng)為了協(xié)調多個進程的“同時”運行，最基本的手段就是給進程定義優(yōu)先級。定義了進程的優(yōu)先級，如果有多個進程同時處于可執(zhí)行狀態(tài)，那么誰優(yōu)先級高誰就去執(zhí)行，沒有什么好糾結的了。

那么，進程的優(yōu)先級該如何確定呢?有兩種方式：由用戶程序指定、由內核的調度程序動態(tài)調整。(下面會說到)

linux內核將進程分成兩個級別：普通進程和實時進程。實時進程的優(yōu)先級都高于普通進程，除此之外，它們的調度策略也有所不同。

實時進程的調度

實時，原本的涵義是“給定的操作一定要在確定的時間內完成”。重點并不在于操作一定要處理得多快，而是時間要可控(在最壞情況下也不能突破給定的時間)。

這樣的“實時”稱為“硬實時”，多用于很精密的系統(tǒng)之中(比如什么火箭、導彈之類的)。一般來說，硬實時的系統(tǒng)是相對比較專用的。

像linux這樣的通用操作系統(tǒng)顯然沒法滿足這樣的要求，中斷處理、虛擬內存、等機制的存在給處理時間帶來了很大的不確定性。硬件的cache、磁盤尋道、總線爭用、也會帶來不確定性。

比如考慮“i++;”這么一句C代碼。絕大多數(shù)情況下，它執(zhí)行得很快。但是極端情況下還是有這樣的可能：

1、i的內存空間未分配，CPU觸發(fā)缺頁異常。而linux在缺頁異常的處理代碼中試圖分配內存時，又可能由于系統(tǒng)內存緊缺而分配失敗，導致進程進入睡眠;

2、代碼執(zhí)行過程中硬件產生中斷，linux進入中斷處理程序而擱置當前進程。而中斷處理程序的處理過程中又可能發(fā)生新的硬件中斷，中斷永遠嵌套不止……;

等等……

而像linux這樣號稱實現(xiàn)了“實時”的通用操作系統(tǒng)，其實只是實現(xiàn)了“軟實時”，即盡可能地滿足進程的實時需求。

如果一個進程有實時需求(它是一個實時進程)，則只要它是可執(zhí)行狀態(tài)的，內核就一直讓它執(zhí)行，以盡可能地滿足它對CPU的需要，直到它完成所需要做的事情，然后睡眠或退出(變?yōu)榉强蓤?zhí)行狀態(tài))。

而如果有多個實時進程都處于可執(zhí)行狀態(tài)，則內核會先滿足優(yōu)先級最高的實時進程對CPU的需要，直到它變?yōu)榉强蓤?zhí)行狀態(tài)。

于是，只要高優(yōu)先級的實時進程一直處于可執(zhí)行狀態(tài)，低優(yōu)先級的實時進程就一直不能得到CPU;只要一直有實時進程處于可執(zhí)行狀態(tài)，普通進程就一直不能得到CPU。

那么，如果多個相同優(yōu)先級的實時進程都處于可執(zhí)行狀態(tài)呢?這時就有兩種調度策略可供選擇：

1、SCHED_FIFO：先進先出。直到先被執(zhí)行的進程變?yōu)榉强蓤?zhí)行狀態(tài)，后來的進程才被調度執(zhí)行。在這種策略下，先來的進程可以執(zhí)行sched_yield系統(tǒng)調用，自愿放棄CPU，以讓權給后來的進程;

2、SCHED_RR：輪轉調度。內核為實時進程分配時間片，在時間片用完時，讓下一個進程使用CPU;

強調一下，這兩種調度策略以及sched_yield系統(tǒng)調用都僅僅針對于相同優(yōu)先級的多個實時進程同時處于可執(zhí)行狀態(tài)的情況。