从上帝视角看OS进程调度

本文主要是介绍从上帝视角看OS进程调度，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

下面所属以Linux 1.1.0源码为例（Linux初期版本，源码1w多行，推荐阅读源码，或看相关书籍 Linux内核（v1.2.0）注释 ）

相关部件：

Linux OS

CPU：有自己的频率，通常很高（如笔者当前机器的CPU频率为1.3GHZ，即其寄存器的操作延迟为0.8ns左右），因此可以在1秒内做非常多的事。

可编程定时器/计数器Timer：有自己的频率，Linux源码中定为100，即 10ms 触发一次。OS内的很多时间计数以此为单位，如OS滴答数的单位、进程调度的时间片的单位都是Timer的周期。

背景：

进程是OS资源分配的基本单位、线程是CPU调度的基本单位。但在Linux内核中实际上没有线程概念，我们所说的线程在Linux内核中是轻量级进程LWP，其数据就结构表示与进程一样，从这角度看，内核中就是进程（或称任务）调度。

OS进程调度就是OS选择一个进程让它获得CPU执行权的过程。进程获得CPU执行权后就可以执行其代码了，但不是无限执行——会由OS设置一个可执行时长（称为时间片或时间计数器），通常是Timer周期的倍数。

CPU收到中断请求时会从固定的地址去查找中断向量表，并根据中断请求号从表中取得对应的中断处理函数执行。

对于不同的OS，中断向量表内容、同一个中断号对应的中断处理函数都可能不同，这些是在由OS在初始化时设置的。如（sched.c）： set_intr_gate(0x20, &timer_interrupt); 。

进程调度的原理概要：

Timer 每次触发时向CPU发出时间中断请求：10ms一次，中断号为20。

CPU响应时间中断请求：找到该中断号对应的中断处理函数 timer_interrupt 并执行。

该函数逻辑：若当前在执行的进程的时间片未用完则进程继续执行且时间片减1，否则调用函数 sched.c 进行进程调度。

后者的逻辑：从所有RUNNABLE状态的进程中选择时间片counter最大者（若值都为0则包括非RUNNABLE的所有进程的counter重新赋值 counter = counter/2 + priority，然后重新选进程），切换（类似于函数调用，从CPU寄存器获取当前进程上下文信息并保存到内存栈，新进程上下文信息设置到CPU寄存器即可）到该进程执。

可见，进程调度的始驱动力就是Timer，OS巧妙地利用了Timer、CPU、时间中断来定期地进行进程调度，这个“定期”就是Timer的周期长。

上述过程是在v1.1.0源码中的原理，如今版本可能已经差别较大，但原理相通。万变不离其宗。

详情推荐参阅：上帝视角看进程调度—公众号地并发编程、Linux内核（v1.2.0）注释

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