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Linux 系统调度算法详解116
调度算法是操作系统核心组件，负责管理进程在 CPU 上的执行顺序。Linux 操作系统提供了各种调度算法，以针对不同的系统负载和处理程序需求进行优化。
先进先出 (FIFO) 算法
FIFO 算法以先到先得的方式调度进程。每个进程都排队等待，最早到达的进程首先执行。该算法简单且易于实现，但可能导致饥饿问题，即某些进程由于优先级较低而无限期等待。
轮转调度算法
轮转调度算法对 FIFO 算法进行改进。它将进程分配到一个队列中，并按顺序给予每个进程一段称为时间片的 CPU 时间。该算法可以防止饥饿，但如果时间片太小，可能会导致大量上下文切换开销。
优先级调度算法
优先级调度算法根据进程的优先级调度进程。具有较高优先级的进程将优先执行。该算法可以确保重要进程及时执行，但如果优先级分配不当，可能会导致低优先级进程被饿死。
多级队列调度算法
多级队列调度算法将进程按优先级划分到多个队列中。较高优先级的进程进入较高的队列，而较低优先级的进程进入较低的队列。该算法可以提供不同优先级进程公平的 CPU 访问。
最短作业优先 (SJF) 算法
SJF 算法会优先调度执行时间最短的进程。该算法可以提高平均等待时间，但需要知道每个进程的执行时间，这在实践中可能不切实际。
轮转最短作业优先 (RR-SJF) 算法
RR-SJF 算法结合了轮转和最短作业优先算法。它在进程之间轮流切换，并优先调度 SJF 值最低的进程。该算法可以提高公平性和性能。
公平共享调度算法
公平共享调度算法（CFS）旨在向所有进程提供公平的 CPU 共享。它使用虚拟时间概念来跟踪每个进程的 CPU 使用情况，并确保每个进程获得与其优先级和 CPU 需求成比例的 CPU 时间。
实时调度算法
实时调度算法专门用于实时系统，其中任务必须在特定时间范围内完成。这些算法使用时间约束，以确保重要任务及时执行。常见的实时调度算法包括速率单调调度和最早截止时间优先调度。
可抢占调度算法与非抢占调度算法
可抢占调度算法允许较低优先级的进程抢占较高优先级的进程，如果较低优先级的进程具有更紧急的工作。非抢占调度算法不允许这种情况发生。
上下文切换
上下文切换是在两个进程之间切换 CPU 执行时发生的开销。它涉及保存一个进程的状态并加载另一个进程的状态。上下文切换的开销会对系统的整体性能产生影响，因此调度算法应尽量减少上下文切换的次数。
调度器
调度器是操作系统中负责实现调度算法的组件。它跟踪进程的状态，选择要执行的进程，并在进程之间切换 CPU 执行。
Linux 内核中的调度器称为进程调度器，它实现了 CFS 调度算法和其他调度策略。进程调度器是 Linux 系统性能的关键组成部分，它的持续开发和改进对于确保 Linux 系统的最佳性能至关重要。
2024-11-04
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