简析 Linux 的 CPU 时间( 二 ) _生活百科

Linux 的调度策略是抢占式的，每个线程都有优先级prirority的概念，并按照优先级高低分为两种：

实时进程（优先级 0~99）
普通进程（优先级 100~139）

每个 CPU 都有自己的运行队列 runqueue，需要运行的线程会被加入到这个队列中。

文章插图
每个队列可以进一步细分为 3 个队列以及 5 种调度策略：

dl_rq
- SCHED_DEADLINE 选择 deadline 距离当前时间点最近的任务执行
rt_rq —— 可以互相抢占的实时任务
- SCHED_FIFO 一旦抢占到 CPU 资源，就会一直运行直到退出，除非被高优先级抢占
- SCHED_RR 当 CPU 时间片用完，内核会把它放到队列末尾，可以被高优先级抢占
cfs_rq —— 公平占用 CPU 时间的普通任务
- SCHED_NORMAL 普通进程
- SCHED_BATCH 后台进程

Linux 内核在选择下一个任务执行时，会按照该顺序来进行选择，也就是先从 dl_rq 里选择任务，然后从 rt_rq 里选择任务，最后从 cfs_rq 里选择任务。所以实时任务总是会比普通任务先得到执行。
实时进程的优先级总是高于普通进程，因此当系统中有实时进程运行时，普通进程几乎是无法分到时间片的。
nice 值为了保证 cfs_rq 队列的公平性，Linux 采用完全公平调度算法 CFS Completely Fair Scheduler进行调度，保证每个普通进程都尽可能被调度到。
CFS 引入了 vruntime 作为衡量是否公平的依据：

vruntime 与任务占用的 CPU 时间成正比
vruntime 与任务优先级成反比（优先级越高vruntime增长越慢）

如果一个任务的 vruntime 较小，说明它以前占用 CPU 的时间较短，受到了不公平对待，因此该进程会被优先调度，从而到达所谓的公平性。
为了实现可控的调度，Linux 为普通进程引入了 nice 值的概念。其的取值其范围是 -20 ~ +19，调整该值会改变进程的优先级：prirority += nice 。
与此同时 vruntime 计算也会受到影响：
进程的 nice 值越小, 优先级越高, 所能分到的运行时间也越多当用户进程设置了一个大于 0 的 nice 值时，其用户态的运行时间将被统计为nice time 而不是 user time 。简单来说，nice time 表示 CPU 花了多少时间用于运行低优先级的任务。
当 nice time 占比比较高时，通常是某些定时任务调度器导致的：它们会为后台任务进程设置一个较大的 nice 值，避免这些进程与其他线程争抢 CPU 资源。
软中断中断就是一种插队机制，可以让操作系统优先处理一些紧急的任务。当硬件设备（例如，网卡）需要向 CPU 发出信号时（例如，数据已到达），就会产生硬件中断。
CPU 接收到中断时，会切换到内核态执行特定的中断服务，并且期间不允许其他中断抢占（关中断）。当中断服务需要执行较长时间时，可能会导致且其他的中断得不到及时的响应。
为了提高中断处理效率，操作系统在之前的基础上把中断处理分成两部分：