7.3.1 進程調度機制那些事兒

一：task_struct結構體分析

1、進程有兩種特殊形式：沒有用戶虛擬地址空間的進程叫內核線程，共享用戶虛擬地址空間的進程叫作用戶線程。共享同一個用戶虛擬地址空間的所有用戶線程叫線程組。

C語言標準庫進程? ? ? ? ? ? ? ? ?Linux內核進程

包括多個個線程的進程? ? ? ? 線程組

只有一個線程的進程? ? ? ? ? ?任務或進程

線程? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 共享用戶虛擬地址空間的進程

2、Linux內核提供API函數來設置進程狀態：

TASK_RUNING (可運行狀態或者可就緒狀態)

TASK_INTERRUPTIBLE(課終端睡眠狀態，又叫淺睡眠狀態)

TASK_UNINTERUPTIBLE(不可中斷狀態，又叫深度睡眠狀態，我們可以通過ps命令產看被標記為D狀態的進程)

TASK_STOPPED(終止狀態)

EXIT_ZOMBIE(僵尸狀態)

3、Linux內核目錄結構

arch:不同平臺體系結構的相關代碼

block:設備驅動

doucmentation:描述模塊功能和協議規范

drivers:驅動程序（USB總線、PCI總線、網卡驅動、顯卡等））

fs:虛擬文件系統VFS代碼

include:內核源碼依賴的大部分頭文件

init:內核初始化代碼，直接關聯到內存各個組件入口

ipc:進程間通信實現

kernel:內核核心代碼（進程管理、IPQ管理）

lib:C標準庫的子集

license:Linux內核根據Licenses/preferredGPL-2.0中提供GNU通用許可版本2

mm:內存管理相關實現操作

net:網絡協議代碼（TCP、IPv6、Wifi等）

samples:內核實例代碼

sound:聲卡驅動源碼

tools:與內核交互

usr:用戶打包和壓縮內核的實現的源碼

virt:/kvm虛擬化目錄相關實現

4、Linux進程描述符task_struct結構體類型來描述，具體源碼分析如下：5.6.18

include/linux/sched.h

// 進程描述符
struct task_struct {
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/** For reasons of header soup (see current_thread_info()), this* must be the first element of task_struct.*/struct thread_info      thread_info;
#endif/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped: */volatile long           state; // 判斷進程的狀態標志/** This begins the randomizable portion of task_struct. Only* scheduling-critical items should be added above here.*/randomized_struct_fields_startvoid                *stack; // 指向內核棧refcount_t          usage;/* Per task flags (PF_*), defined further below: */unsigned int            flags;unsigned int            ptrace;#ifdef CONFIG_SMPstruct llist_node       wake_entry;int             on_cpu;
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/* Current CPU: */unsigned int            cpu;
#endifunsigned int            wakee_flips;unsigned long           wakee_flip_decay_ts;struct task_struct      *last_wakee;/** recent_used_cpu is initially set as the last CPU used by a task* that wakes affine another task. Waker/wakee relationships can* push tasks around a CPU where each wakeup moves to the next one.* Tracking a recently used CPU allows a quick search for a recently* used CPU that may be idle.*/int             recent_used_cpu;int             wake_cpu;
#endifint             on_rq;// 下面4個成員為：進程調度策略和優先級int             prio;int             static_prio;int             normal_prio;unsigned int            rt_priority;const struct sched_class    *sched_class;struct sched_entity     se;struct sched_rt_entity      rt;
#ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDstruct task_group       *sched_task_group;
#endifstruct sched_dl_entity      dl;#ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK/* Clamp values requested for a scheduling entity */struct uclamp_se        uclamp_req[UCLAMP_CNT];/* Effective clamp values used for a scheduling entity */struct uclamp_se        uclamp[UCLAMP_CNT];
#endif#ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS/* List of struct preempt_notifier: */struct hlist_head       preempt_notifiers;
#endif#ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACEunsigned int            btrace_seq;
#endifunsigned int            policy;int             nr_cpus_allowed;const cpumask_t         *cpus_ptr;cpumask_t           cpus_mask;#ifdef CONFIG_PREEMPT_RCUint             rcu_read_lock_nesting;union rcu_special       rcu_read_unlock_special;struct list_head        rcu_node_entry;struct rcu_node         *rcu_blocked_node;
#endif /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */#ifdef CONFIG_TASKS_RCUunsigned long           rcu_tasks_nvcsw;u8              rcu_tasks_holdout;u8              rcu_tasks_idx;int             rcu_tasks_idle_cpu;struct list_head        rcu_tasks_holdout_list;
#endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */struct sched_info       sched_info;struct list_head        tasks;
#ifdef CONFIG_SMPstruct plist_node       pushable_tasks;struct rb_node          pushable_dl_tasks;
#endif// 這兩個指針指向內存描述符。// 進程：mm/active_mm 指向同一個內存描述符// 內核線程：mm是空指針// 當內核執行的時候，active_mm指向從進程借用內存描述符struct mm_struct        *mm;struct mm_struct        *active_mm;/* Per-thread vma caching: */struct vmacache         vmacache;#ifdef SPLIT_RSS_COUNTINGstruct task_rss_stat        rss_stat;
#endifint             exit_state;int             exit_code;int             exit_signal;/* The signal sent when the parent dies: */int             pdeath_signal;/* JOBCTL_*, siglock protected: */unsigned long           jobctl;/* Used for emulating ABI behavior of previous Linux versions: */unsigned int            personality;/* Scheduler bits, serialized by scheduler locks: */unsigned            sched_reset_on_fork:1;unsigned            sched_contributes_to_load:1;unsigned            sched_migrated:1;unsigned            sched_remote_wakeup:1;
#ifdef CONFIG_PSIunsigned            sched_psi_wake_requeue:1;
#endif/* Force alignment to the next boundary: */unsigned            :0;/* Unserialized, strictly 'current' *//* Bit to tell LSMs we're in execve(): */unsigned            in_execve:1;unsigned            in_iowait:1;
#ifndef TIF_RESTORE_SIGMASKunsigned            restore_sigmask:1;
#endif
#ifdef CONFIG_MEMCGunsigned            in_user_fault:1;
#endif
#ifdef CONFIG_COMPAT_BRKunsigned            brk_randomized:1;
#endif
#ifdef CONFIG_CGROUPS/* disallow userland-initiated cgroup migration */unsigned            no_cgroup_migration:1;/* task is frozen/stopped (used by the cgroup freezer) */unsigned            frozen:1;
#endif
#ifdef CONFIG_BLK_CGROUP/* to be used once the psi infrastructure lands upstream. */unsigned            use_memdelay:1;
#endifunsigned long           atomic_flags; /* Flags requiring atomic access. */struct restart_block        restart_block;// 全局的進程號// 全局的線程組標識符pid_t               pid;pid_t               tgid;#ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR/* Canary value for the -fstack-protector GCC feature: */unsigned long           stack_canary;
#endif/** Pointers to the (original) parent process, youngest child, younger sibling,* older sibling, respectively.  (p->father can be replaced with* p->real_parent->pid)*//* Real parent process: */struct task_struct __rcu    *real_parent; // 指向真實的父進程/* Recipient of SIGCHLD, wait4() reports: */ // 指向父進程struct task_struct __rcu    *parent;/** Children/sibling form the list of natural children:*/struct list_head        children;struct list_head        sibling;struct task_struct      *group_leader;  // 指向線程組的組長/** 'ptraced' is the list of tasks this task is using ptrace() on.** This includes both natural children and PTRACE_ATTACH targets.* 'ptrace_entry' is this task's link on the p->parent->ptraced list.*/struct list_head        ptraced;struct list_head        ptrace_entry;/* PID/PID hash table linkage. */struct pid          *thread_pid;struct hlist_node       pid_links[PIDTYPE_MAX];struct list_head        thread_group;struct list_head        thread_node;struct completion       *vfork_done;/* CLONE_CHILD_SETTID: */int __user          *set_child_tid;/* CLONE_CHILD_CLEARTID: */int __user          *clear_child_tid;u64             utime;u64             stime;
#ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIMEu64             utimescaled;u64             stimescaled;
#endifu64             gtime;struct prev_cputime     prev_cputime;
#ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GENstruct vtime            vtime;
#endif#ifdef CONFIG_NO_HZ_FULLatomic_t            tick_dep_mask;
#endif/* Context switch counts: */unsigned long           nvcsw;unsigned long           nivcsw;/* Monotonic time in nsecs: */u64             start_time;/* Boot based time in nsecs: */u64             start_boottime;/* MM fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific: */unsigned long           min_flt;unsigned long           maj_flt;/* Empty if CONFIG_POSIX_CPUTIMERS=n */struct posix_cputimers      posix_cputimers;/* Process credentials: *//* Tracer's credentials at attach: */const struct cred __rcu     *ptracer_cred;/* Objective and real subjective task credentials (COW): */const struct cred __rcu     *real_cred;/* Effective (overridable) subjective task credentials (COW): */const struct cred __rcu     *cred;#ifdef CONFIG_KEYS/* Cached requested key. */struct key          *cached_requested_key;
#endif/** executable name, excluding path.** - normally initialized setup_new_exec()* - access it with [gs]et_task_comm()* - lock it with task_lock()*/char                comm[TASK_COMM_LEN];struct nameidata        *nameidata;// 用NUIX系統：信號量和共享內存
#ifdef CONFIG_SYSVIPCstruct sysv_sem         sysvsem;struct sysv_shm         sysvshm;
#endif#ifdef CONFIG_DETECT_HUNG_TASKunsigned long           last_switch_count;unsigned long           last_switch_time;
#endif/* Filesystem information: */struct fs_struct        *fs; // 該成員屬于文件系統信息，主要是進程的根目錄和當前工作目錄/* Open file information: */struct files_struct     *files; // 打開文件列表/* Namespaces: */struct nsproxy          *nsproxy;/* Signal handlers: */struct signal_struct        *signal;struct sighand_struct __rcu     *sighand;sigset_t            blocked;sigset_t            real_blocked;/* Restored if set_restore_sigmask() was used: */sigset_t            saved_sigmask;struct sigpending       pending;unsigned long           sas_ss_sp;size_t              sas_ss_size;unsigned int            sas_ss_flags;struct callback_head        *task_works;#ifdef CONFIG_AUDIT
#ifdef CONFIG_AUDITSYSCALLstruct audit_context        *audit_context;
#endifkuid_t              loginuid;unsigned int            sessionid;
#endifstruct seccomp          seccomp;/* Thread group tracking: */u64             parent_exec_id;u64             self_exec_id;/* Protection against (de-)allocation: mm, files, fs, tty, keyrings, mems_allowed, mempolicy: */spinlock_t          alloc_lock;/* Protection of the PI data structures: */raw_spinlock_t          pi_lock;struct wake_q_node      wake_q;#ifdef CONFIG_RT_MUTEXES/* PI waiters blocked on a rt_mutex held by this task: */struct rb_root_cached       pi_waiters;/* Updated under owner's pi_lock and rq lock */struct task_struct      *pi_top_task;/* Deadlock detection and priority inheritance handling: */struct rt_mutex_waiter      *pi_blocked_on;
#endif#ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES/* Mutex deadlock detection: */struct mutex_waiter     *blocked_on;
#endif#ifdef CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEPint             non_block_count;
#endif#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGSunsigned int            irq_events;unsigned long           hardirq_enable_ip;unsigned long           hardirq_disable_ip;unsigned int            hardirq_enable_event;unsigned int            hardirq_disable_event;int             hardirqs_enabled;int             hardirq_context;unsigned long           softirq_disable_ip;unsigned long           softirq_enable_ip;unsigned int            softirq_disable_event;unsigned int            softirq_enable_event;int             softirqs_enabled;int             softirq_context;
#endif#ifdef CONFIG_LOCKDEP
# define MAX_LOCK_DEPTH         48ULu64             curr_chain_key;int             lockdep_depth;unsigned int            lockdep_recursion;struct held_lock        held_locks[MAX_LOCK_DEPTH];
#endif#ifdef CONFIG_UBSANunsigned int            in_ubsan;
#endif/* Journalling filesystem info: */void                *journal_info;/* Stacked block device info: */struct bio_list         *bio_list;#ifdef CONFIG_BLOCK/* Stack plugging: */struct blk_plug         *plug;
#endif/* VM state: */struct reclaim_state        *reclaim_state;struct backing_dev_info     *backing_dev_info;struct io_context       *io_context;#ifdef CONFIG_COMPACTIONstruct capture_control      *capture_control;
#endif/* Ptrace state: */unsigned long           ptrace_message;kernel_siginfo_t        *last_siginfo;struct task_io_accounting   ioac;
#ifdef CONFIG_PSI/* Pressure stall state */unsigned int            psi_flags;
#endif
#ifdef CONFIG_TASK_XACCT/* Accumulated RSS usage: */u64             acct_rss_mem1;/* Accumulated virtual memory usage: */u64             acct_vm_mem1;/* stime + utime since last update: */u64             acct_timexpd;
#endif
#ifdef CONFIG_CPUSETS/* Protected by ->alloc_lock: */nodemask_t          mems_allowed;/* Seqence number to catch updates: */seqcount_t          mems_allowed_seq;int             cpuset_mem_spread_rotor;int             cpuset_slab_spread_rotor;
#endif
#ifdef CONFIG_CGROUPS/* Control Group info protected by css_set_lock: */struct css_set __rcu        *cgroups;/* cg_list protected by css_set_lock and tsk->alloc_lock: */struct list_head        cg_list;
#endif
#ifdef CONFIG_X86_CPU_RESCTRLu32             closid;u32             rmid;
#endif
#ifdef CONFIG_FUTEXstruct robust_list_head __user  *robust_list;
#ifdef CONFIG_COMPATstruct compat_robust_list_head __user *compat_robust_list;
#endifstruct list_head        pi_state_list;struct futex_pi_state       *pi_state_cache;struct mutex            futex_exit_mutex;unsigned int            futex_state;
#endif
#ifdef CONFIG_PERF_EVENTSstruct perf_event_context   *perf_event_ctxp[perf_nr_task_contexts];struct mutex            perf_event_mutex;struct list_head        perf_event_list;
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_PREEMPTunsigned long           preempt_disable_ip;
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA/* Protected by alloc_lock: */struct mempolicy        *mempolicy;short               il_prev;short               pref_node_fork;
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA_BALANCINGint             numa_scan_seq;unsigned int            numa_scan_period;unsigned int            numa_scan_period_max;int             numa_preferred_nid;unsigned long           numa_migrate_retry;/* Migration stamp: */u64             node_stamp;u64             last_task_numa_placement;u64             last_sum_exec_runtime;struct callback_head        numa_work;/** This pointer is only modified for current in syscall and* pagefault context (and for tasks being destroyed), so it can be read* from any of the following contexts:*  - RCU read-side critical section*  - current->numa_group from everywhere*  - task's runqueue locked, task not running*/struct numa_group __rcu     *numa_group;/** numa_faults is an array split into four regions:* faults_memory, faults_cpu, faults_memory_buffer, faults_cpu_buffer* in this precise order.** faults_memory: Exponential decaying average of faults on a per-node* basis. Scheduling placement decisions are made based on these* counts. The values remain static for the duration of a PTE scan.* faults_cpu: Track the nodes the process was running on when a NUMA* hinting fault was incurred.* faults_memory_buffer and faults_cpu_buffer: Record faults per node* during the current scan window. When the scan completes, the counts* in faults_memory and faults_cpu decay and these values are copied.*/unsigned long           *numa_faults;unsigned long           total_numa_faults;/** numa_faults_locality tracks if faults recorded during the last* scan window were remote/local or failed to migrate. The task scan* period is adapted based on the locality of the faults with different* weights depending on whether they were shared or private faults*/unsigned long           numa_faults_locality[3];unsigned long           numa_pages_migrated;
#endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */#ifdef CONFIG_RSEQstruct rseq __user *rseq;u32 rseq_sig;/** RmW on rseq_event_mask must be performed atomically* with respect to preemption.*/unsigned long rseq_event_mask;
#endifstruct tlbflush_unmap_batch tlb_ubc;union {refcount_t      rcu_users;struct rcu_head     rcu;};/* Cache last used pipe for splice(): */struct pipe_inode_info      *splice_pipe;struct page_frag        task_frag;#ifdef CONFIG_TASK_DELAY_ACCTstruct task_delay_info      *delays;
#endif#ifdef CONFIG_FAULT_INJECTIONint             make_it_fail;unsigned int            fail_nth;
#endif/** When (nr_dirtied >= nr_dirtied_pause), it's time to call* balance_dirty_pages() for a dirty throttling pause:*/int             nr_dirtied;int             nr_dirtied_pause;/* Start of a write-and-pause period: */unsigned long           dirty_paused_when;#ifdef CONFIG_LATENCYTOPint             latency_record_count;struct latency_record       latency_record[LT_SAVECOUNT];
#endif/** Time slack values; these are used to round up poll() and* select() etc timeout values. These are in nanoseconds.*/u64             timer_slack_ns;u64             default_timer_slack_ns;#ifdef CONFIG_KASANunsigned int            kasan_depth;
#endif#ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER/* Index of current stored address in ret_stack: */int             curr_ret_stack;int             curr_ret_depth;/* Stack of return addresses for return function tracing: */struct ftrace_ret_stack     *ret_stack;/* Timestamp for last schedule: */unsigned long long      ftrace_timestamp;/** Number of functions that haven't been traced* because of depth overrun:*/atomic_t            trace_overrun;/* Pause tracing: */atomic_t            tracing_graph_pause;
#endif#ifdef CONFIG_TRACING/* State flags for use by tracers: */unsigned long           trace;/* Bitmask and counter of trace recursion: */unsigned long           trace_recursion;
#endif /* CONFIG_TRACING */#ifdef CONFIG_KCOV/* See kernel/kcov.c for more details. *//* Coverage collection mode enabled for this task (0 if disabled): */unsigned int            kcov_mode;/* Size of the kcov_area: */unsigned int            kcov_size;/* Buffer for coverage collection: */void                *kcov_area;/* KCOV descriptor wired with this task or NULL: */struct kcov         *kcov;/* KCOV common handle for remote coverage collection: */u64             kcov_handle;/* KCOV sequence number: */int             kcov_sequence;
#endif#ifdef CONFIG_MEMCGstruct mem_cgroup       *memcg_in_oom;gfp_t               memcg_oom_gfp_mask;int             memcg_oom_order;/* Number of pages to reclaim on returning to userland: */unsigned int            memcg_nr_pages_over_high;/* Used by memcontrol for targeted memcg charge: */struct mem_cgroup       *active_memcg;
#endif#ifdef CONFIG_BLK_CGROUPstruct request_queue        *throttle_queue;
#endif#ifdef CONFIG_UPROBESstruct uprobe_task      *utask;
#endif
#if defined(CONFIG_BCACHE) || defined(CONFIG_BCACHE_MODULE)unsigned int            sequential_io;unsigned int            sequential_io_avg;
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEPunsigned long           task_state_change;
#endifint             pagefault_disabled;
#ifdef CONFIG_MMUstruct task_struct      *oom_reaper_list;
#endif
#ifdef CONFIG_VMAP_STACKstruct vm_struct        *stack_vm_area;
#endif
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/* A live task holds one reference: */refcount_t          stack_refcount;
#endif
#ifdef CONFIG_LIVEPATCHint patch_state;
#endif
#ifdef CONFIG_SECURITY/* Used by LSM modules for access restriction: */void                *security;
#endif#ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_STACKLEAKunsigned long           lowest_stack;unsigned long           prev_lowest_stack;
#endif/** New fields for task_struct should be added above here, so that* they are included in the randomized portion of task_struct.*/randomized_struct_fields_end/* CPU-specific state of this task: */struct thread_struct        thread;/** WARNING: on x86, 'thread_struct' contains a variable-sized* structure.  It *MUST* be at the end of 'task_struct'.** Do not put anything below here!*/
};

5、進程優先級

// 下面4個成員為：進程調度策略和優先級
int                         prio;
int                         static_prio;
int                         normal_prio;
unsigned int            rt_priority;

優先級

限期進程

實時進程

普通進程

prio調度優先級（數值越小，優先級越高）

大多數情況下prio等于normal_prio。特殊情況下，如果進程X占有實時互斥鎖，進程Y正在等待鎖，進程Y的優先級比進程X優先級高，那么吧X的優先級臨時提高到進程Y的優先級，即進程X的prio的值等于進程y的prio值

static_prio靜態優先級

總是為0（無意義）

總是為0（無意義）

120+nice值，數值越小，表示優先級越高

normal_prio正常優先級

-1

99-rt_priority

static_prio

rt_priority實時優先級

總是為0（無意義）

實時進程的優先級，范圍1-99，數值越大優先級越高

總是為0（無意義）

6、內核線程：它是獨立運行在內核空間的進程，與普通用戶進程區別在于內核線程沒有獨立的地址空間。task_struct數據結構里面有一個成員指針mm設置為NULL，它只能獨立運行在內核空間。

二、進程調度CFS及4個調度類

1、調度：就是按照某種調度的算法設計，從進程的就緒隊列當中選取進程分配CPU，主要是協調對CPU等等相關的資源使用。進程調度目的：最大限度利用CPU時間。如果調度器支持就緒狀態切換到執行狀態，同時支持執行狀態切換到就緒狀態，稱該調度器為搶占式調度器。

2、調度類sched_class結構體源碼分析：

keenel/sched/sched.h

// 調度類sched_class結構體類型
struct sched_class {// 操作系統當中有多個調度類，按照調度優先級排成一個鏈表const struct sched_class *next;#ifdef CONFIG_UCLAMP_TASKint uclamp_enabled;
#endif// 將進程加入到執行隊列當中，即將調度實體（進程）存放到紅黑樹當中，并對nr_running變量自動加1void (*enqueue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);// 從執行隊列當中刪除進程，并對nr_running變量自動減1void (*dequeue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);// 放棄CPU執行權限 實際上該函數執行先出隊后入隊，在這種情況它直接將調度實體存放在紅黑樹的最右端void (*yield_task)   (struct rq *rq);bool (*yield_to_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt);// 專門用于檢查當前進程是否可被新進程搶占void (*check_preempt_curr)(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);// 選擇下一個要執行的進程struct task_struct *(*pick_next_task)(struct rq *rq);// 將進程施加到運行隊列當中void (*put_prev_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p);void (*set_next_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);#ifdef CONFIG_SMPint (*balance)(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf);// 為進程選擇一個合適的CPUint  (*select_task_rq)(struct task_struct *p, int task_cpu, int sd_flag, int flags);// 遷移任務到另一個CPUvoid (*migrate_task_rq)(struct task_struct *p, int new_cpu);// 專門用于喚醒進程void (*task_woken)(struct rq *this_rq, struct task_struct *task);//修改進程在CPU的親和力void (*set_cpus_allowed)(struct task_struct *p,const struct cpumask *newmask);// 啟動/禁止運行隊列void (*rq_online)(struct rq *rq);void (*rq_offline)(struct rq *rq);
#endifvoid (*task_tick)(struct rq *rq, struct task_struct *p, int queued);void (*task_fork)(struct task_struct *p);void (*task_dead)(struct task_struct *p);/** The switched_from() call is allowed to drop rq->lock, therefore we* cannot assume the switched_from/switched_to pair is serliazed by* rq->lock. They are however serialized by p->pi_lock.*/void (*switched_from)(struct rq *this_rq, struct task_struct *task);void (*switched_to)  (struct rq *this_rq, struct task_struct *task);void (*prio_changed) (struct rq *this_rq, struct task_struct *task,int oldprio);unsigned int (*get_rr_interval)(struct rq *rq,struct task_struct *task);void (*update_curr)(struct rq *rq);#define TASK_SET_GROUP      0
#define TASK_MOVE_GROUP     1#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHEDvoid (*task_change_group)(struct task_struct *p, int type);
#endif
};

3、調度器類可分為五種：

extern const struct sched_class stop_sched_class; // 停機調度類
extern const struct sched_class dl_sched_class;   // 期限調度類
extern const struct sched_class rt_sched_class;   // 實時調度類
extern const struct sched_class fair_sched_class; // 公平調度類
extern const struct sched_class idle_sched_class; // 空閑調度類

這5種調度類的優先級從高到低依次為：停機調度類-->期限調度類-->實時調度類-->公平調度類-->空閑調度類。

4、進程優先級，Linux內核優先級源碼

include/linux/sched/prio.h

// Linux內核優先級
#define MAX_USER_RT_PRIO    100
#define MAX_RT_PRIO     MAX_USER_RT_PRIO#define MAX_PRIO        (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH)
#define DEFAULT_PRIO        (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH / 2)

5、進程分類

實時進程：優先級高、需要立即被執行的進程

普通進程：優先級低、更長執行時間的進程

進程的優先級是一個0--139的整數直接來表示，數字越小優先級越高，其中優先級0-99留給實時進程，100-139留給普通進程。

6、內核調度策略

Linux內核提供一些調度策略供用戶應用程序來選擇調度器，Linux內核調度策略源碼如下：

inluce/uapi/linux/sched.h

/** Scheduling policies*/// Linux內核調度策略
#define SCHED_NORMAL        0 // 普通進程調度策略
#define SCHED_FIFO      1     // 實時進程調度策略
#define SCHED_RR        2     // 實時進程調度策略
#define SCHED_BATCH     3     // 普通進程調度策略
/* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
#define SCHED_IDLE      5     // 普通進程調度策略
#define SCHED_DEADLINE      6 // 限期進程調度策略

三、RCU機制及內存優化屏障

1、RCU機制：應用場景是鏈表，有效地提高遍歷讀取數據的效率，讀取鏈表有成員數據的時候通常只需要rcu_read_lock()，允許多個線程同時讀取鏈表，并且允許一個同時修改鏈表。

2、RCU意思是讀-復制-更新。讀拷貝更新（RCU）模式添加鏈表項對應函數list_add_rcu(...)。讀拷貝更新（RCU）模式刪除鏈表項對應函數list_del_rcu(...)。讀拷貝更新（RCU)模式更新 鏈表項list_repalce_rcu(...)。

在整個操作過程中，有時要防止編譯器和CPU優化代碼執行順序，smp_wmb()保證在它之前的兩行代碼執行完畢之后再執行后兩行。

3、編譯器優化：為提高系統性能，編譯器在不影響邏輯的情況下會調整至零點執行順序。

4、CPU執行優化：為提高流水線的性能，CPU的亂序執行會讓后面的寄存器沖的指令優先于前面指令完成。

5、內存屏障：

內存屏障是一種保證內存訪問順序的方法，解決內存訪問亂序問題。

假設使用禁止內核搶占方法保護臨界區：

preempt_desable();

臨界區

preempt_enable();

臨界區

preempt_desable();

preempt_enable();

preempt_desable();

preempt_ensable();

臨界區

6、GCC編譯器定義的宏

include/linux/compiler-gcc.h

/* The "volatile" is due to gcc bugs */
#define barrier() __asm__ __volatile__("": : :"memory")

關鍵字為__volatile__告訴編譯器：禁止優化代碼，不需要改變barrier()前面的代碼塊、barrier()和后面代碼塊這3個代碼塊的順序。

7、處理器內存屏障

處理器內存屏障解決CPU 之間的內存訪問亂序問題和處理器訪問外圍設備的亂序問題。

內存屏障類型

強制性的內存屏障

SMP內存屏障

通用內存屏障

mb()

smp_mb()

寫內存屏障

wmb()

smp_wmp()

讀內存屏障

rmb()

smp_rmb()

數據依賴屏障

read_barrier_depends()

smp_read_barrier_depends()

除數據依賴屏障之外，所有處理器內存屏障隱含編譯器優化屏障。

參考連接：https://github.com/0voice

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