linux cpu调度策略

在Linux系统中，抢占式调度是通过内核的调度器来实现的，它在内核中的实现是一种基于时间片轮转(Round-Robin)和优先级的调度策略。Linux 2.6内核版本之后，引入了完全抢占式内核模型，这意味着即使在内核中运行的代码，也可以在各种情况下被中断或抢占。以下是Linux如何进行抢占式调度的大体步骤：

1.在Linux系统中，每个进程都有一个优先级，通常从0到139。进程的优先级可以通过nice或renice命令来调整。

2.Linux内核具有多个运行队列，每个队列都包含具有相同优先级的进程。这可以确保高优先级进程拥有更好的CPU运行时间，并且不会一直阻塞在等待队列中。

3.内核启动后，将由特殊进程init启动的第一个进程(通常是/bin/bash)添加到运行队列中。

4.运行队列被周期性地遍历，内核为每个队列中的进程分配一个时间片。

5.当进程的时间片耗尽时，内核将终止该进程的运行，并将其从当前队列中删除。

6.如果在一个队列中运行的进程需要等待I/O或其他资源(例如磁盘、网络等)，那么该进程将被放入相应的等待队列中。当等待的资源变为可用时，内核将重新将该进程添加到适当的运行队列中。

7.如果有挂起的高优先级进程，内核通过抢占机制将该进程插入到当前进程的时间片中，并为其提供CPU时间片来运行。此时，内核将挂起原来运行的进程，并继续运行更高优先级的进程。

通过上述步骤，Linux内核实现了一种抢占式调度的机制，它可以在实时响应和非实时任务之间找到平衡点，并按照优先级给予适当的CPU时间。

锁机制

在抢占式调度中，为了确保多个进程之间的协调运行，通常需要对一些共享资源进行加锁。锁的机制可以防止出现一些并发问题，比如竞争条件、死锁等等，保护进程的完整性。

在Linux内核中，抢占式调度使用了自旋锁和读写锁（spinlock和rwlock）来确保临界区的互斥，而不会出现睡眠锁（sleep lock）的情况，以免影响响应时间。自旋锁允许一个持有锁的进程能够自旋在一个循环中，等待其他进程放弃锁，而不是进入等待队列或挂起状态。自旋锁不能用于保护长时间运行的临界区，否则会导致缺乏可调度性（优先级反转问题，优先级比自旋锁持有者高的进程被阻塞在自旋锁上）。而读写锁则允许许多进程同时读取资源，但只允许一个进程对资源进行写入操作。

因此，在实现抢占式调度时，锁的使用是必须的。在Linux内核中，锁机制被集成在调度器中，用于保护多个进程之间的协调运行，以确保实时响应任务的正确性和及时性。