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Linux操作系統(tǒng)以其開源性、穩(wěn)定性和高效性，成為眾多服務(wù)器、桌面以及嵌入式系統(tǒng)的首選
而在Linux內(nèi)核中，主動調(diào)度機制是進程調(diào)度的一個重要組成部分，它極大地提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和資源利用率
本文將深入探討Linux的主動調(diào)度機制，揭示其內(nèi)在的工作原理和優(yōu)勢
一、進程調(diào)度的基本概念 在Linux系統(tǒng)中，調(diào)度器負(fù)責(zé)管理和分配CPU時間給不同的進程或線程
調(diào)度器根據(jù)選定的調(diào)度策略，決定哪個進程或線程接下來可以獲得CPU時間
調(diào)度策略的選擇對于系統(tǒng)的性能和效率至關(guān)重要
進程調(diào)度主要分為兩種類型：搶占式調(diào)度和主動調(diào)度
搶占式調(diào)度是在系統(tǒng)調(diào)用返回、中斷返回等時機，由系統(tǒng)強制觸發(fā)進程切換，而主動調(diào)度則是進程在驅(qū)動程序中主動調(diào)用調(diào)度函數(shù)來發(fā)生進程切換
二、主動調(diào)度的發(fā)生場景 主動調(diào)度通常發(fā)生在應(yīng)用程序讀取某個設(shè)備時，設(shè)備數(shù)據(jù)尚未準(zhǔn)備好，進程因此進入睡眠狀態(tài)，此時驅(qū)動程序會主動調(diào)用調(diào)度函數(shù)，切換到其他進程運行
例如，當(dāng)應(yīng)用程序嘗試從網(wǎng)卡讀取數(shù)據(jù)時，如果網(wǎng)卡中沒有數(shù)據(jù)，驅(qū)動程序會讓進程進入睡眠狀態(tài)，并主動調(diào)用調(diào)度函數(shù)
同樣，當(dāng)應(yīng)用程序嘗試讀取按鍵輸入時，如果按鍵尚未被按下，驅(qū)動程序也會采取同樣的操作
這種主動調(diào)度機制確保了CPU資源不會被阻塞的進程長時間占用，從而提高了系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度
三、主動調(diào)度的實現(xiàn)原理 主動調(diào)度的核心在于`schedule`函數(shù)的調(diào)用
在Linux內(nèi)核中，`schedule`函數(shù)負(fù)責(zé)執(zhí)行進程切換，它從當(dāng)前CPU的運行隊列中選擇下一個要運行的進程，并通過`context_switch`函數(shù)實現(xiàn)進程切換
具體來說，`schedule`函數(shù)首先調(diào)用`__schedule`函數(shù)，該函數(shù)執(zhí)行以下主要任務(wù)： 1.獲取運行隊列：每個CPU都有對應(yīng)的運行隊列，`__schedule`函數(shù)首先獲取當(dāng)前CPU的運行隊列
2.選擇下一個進程：通過pick_next_task函數(shù)，從運行隊列中選擇下一個要運行的進程
`pick_next_task`函數(shù)會遍歷所有的調(diào)度類，從對應(yīng)的運行隊列中找到下一個運行的任務(wù)
3.進程切換：通過context_switch函數(shù)實現(xiàn)進程切換
`context_switch`函數(shù)負(fù)責(zé)切換內(nèi)存空間、進程上下文以及內(nèi)核棧，確保新的進程能夠順利運行
四、主動調(diào)度的優(yōu)勢 主動調(diào)度機制在Linux系統(tǒng)中具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度：主動調(diào)度機制使得CPU資源不會被長時間阻塞的進程占用，從而提高了系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度
當(dāng)某個進程因等待資源而進入睡眠狀態(tài)時，主動調(diào)度能夠迅速切換到其他可運行的進程，確保系統(tǒng)資源的有效利用
2.優(yōu)化資源利用率：主動調(diào)度機制能夠根據(jù)進程的I/O需求和CPU利用率，靈活地調(diào)整進程的執(zhí)行順序
對于I/O消耗型進程，主動調(diào)度能夠減少其等待時間，提高I/O響應(yīng)速度；對于CPU消耗型進程，主動調(diào)度能夠確保其獲得足夠的CPU時間，從而提高系統(tǒng)的吞吐量
3.支持多種調(diào)度策略：Linux內(nèi)核支持多種調(diào)度策略，如完全公平調(diào)度（CFS）、實時調(diào)度（RT）和DEADLINE調(diào)度等
主動調(diào)
