今天讓我們來一起了解一下linux cpu的進程調度，對於linux服務器，通常會碰到2個問題
1、實時性，有什麼辦法能確保某一個進程能優先運行、並且不受時間片的限制，只有等待它運行完了，其它進程才能運行？
2、多核cpu，有什麼辦法能夠自定義，綁定某些進程在某些cpu上？
那麼在探討這倆問題之前，先來了解一下linux進程調度基礎知識。
多任務系統分為2類。
非搶占式多任務：除非進程自己主動停止運行，否則它會一直執行；
搶占式多任務：有調度程序來決定什麼時候停止某一進程的運行，以便其它進程能夠得到執行機會。linux采用的是此種方式。
進程對於處理的使用上，也分為2類：
I/O消耗型：有大量的磁盤、網絡io操作，這種進程，其大部分時間都堵塞在io請求及其響應上；
處理器消耗型：這種程序大部分是算法很復雜，一個極端的例子就是while(1)，死循環。
進程優先級：
高優先級的進程，先運行，並且其享用的時間片較長。低優先級進程則反之。
時間片：
過大、等待時間長，過小、進程切換頻繁。默認時間片20ms。
調度的公平性
在支持多進程的系統中，理想情況下，各個進程應該是根據其優先級公平地占有CPU。而不會出現“誰運氣好誰占得多”這樣的不可控的情況。
linux實現公平調度基本上是兩種思路：
1、給處於可執行狀態的進程分配時間片（按照優先級），用完時間片的進程被放到“過期隊列”中。等可執行狀態的進程都過期了，再重新分配時間片；
2、動態調整進程的優先級。隨著進程在CPU上運行，其優先級被不斷調低，以便其他優先級較低的進程得到運行機會；
後一種方式有更小的調度粒度，並且將“公平性”與“動態調整優先級”兩件事情合二為一，大大簡化了內核調度程序的代碼。因此，這種方式也成為內核調度程序的新寵。
強調一下，以上兩點都是僅針對普通進程的。而對於實時進程，內核既不能自作多情地去動態調整優先級，也沒有什麼公平性可言。
一個有趣的例子：
一個系統，2個進程，一個文字編輯、一個視頻編碼。前者是I/O消耗型，後者處理器消耗型。那麼處理器在對待這兩種進程是如何分配優先級和時間片的呢。
首先，文字編輯，其大部分時間都在I/O等待上，需要對用戶的請求及時響應，所以其優先級高，並且時間片長。當有用戶請求時，會中斷視頻編碼的運行。當需要等待I/O響應時，會及時交出時間片，給視頻編碼用。
相反，視頻編碼，優先級低，時間片短。
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好，基本知識介紹完了，下面來回答開篇提的2個問題。
linux兩種實時調度策略：
SCHED_NORMAL：普通調度策略，平時我們所使用，基於時間片的搶占式調度策略。
SCHED_FIFO：先入先出調度，不使用時間片，一旦一個SCHED_FIFO級進程處於可執行狀態，就會一直執行下去，直到它自己受阻塞或顯式地釋放cpu為止。FIFO比NORMAL優先級高，只有較高優先級的SCHED_FIFO或SCHED_RR任務才能搶占SCHED_FIFO任務。
SCHED_RR：和SCHED_FIFO類似，但是使用時間片，其優先級比SCHED_NORMAL高。當SCHED_RR時間片耗盡，相同優先級的其它實時進程會被輪流調度，注意是相同優先級的實時進程。換句話說，當其時間片耗盡，只有相同優先級的SCHED_FIFO和SCHED_RR可以被cpu調度，而低優先級的SCHED_NORMAL是不會被輪流到的。當然高優先級的實時進程，可以搶占。
實時優先級范圍0~99，99是最高優先級。可以通過函數sched_get_priority_max獲取。
總結：實時調度，可以使用SCHED_FIFO和SCHED_RR，區別是前者沒有時間片，知道其運行完畢或受阻塞，後者有時間片，時間片耗盡，cpu可以交給同優先級的實時任務使用。
說了一大堆，到底如何設置實時調度策略，函數有哪些呢？
nice() //設置進程的nice值 sched_setscheduler()//設置進程的調度策略 sched_getscheduler()//獲取進程的調度策略 sched_setparam()//設置進程的實時優先級 sched_getparam()//獲取進程的實時優先級 sched_get_priority_max()//獲取實時優先級最大值 sched_get_priority_min()//獲取實時優先級最小值 sched_rr_get_interval()//獲取進程時間片 sched_setaffinity()//設置進程處理器的親和力 sched_getaffinity()//獲取進程處理器的親和力 sched_yield()//暫時讓出處理器
設置實時調度策略SCHED_FIFO例子：
int
rtsched_set_my_realtime_priority (int32_t prio) {
struct sched_param schp;
if (sched_getparam(0, &schp) < 0) {
return(-1);
}
schp.sched_priority = prio;
if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &schp) < 0) {
return(-1);
}
return(1);
}
int
rtsched_setaffinity_by_name(int32_t cpuid)
{
cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(cpuid, &mask);
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask);
return 1;
}
這是一個綁定cpu的例子，系統默認進程可以在任何一個cpu上運行，但為了保證某些進程的實時性，把它綁定在某個空閒cpu上運行也是很有必要的。
放棄cpu
好了，綁定cpu，設定優先級，都保證了某個進程的實時性，那麼如果我們想暫時放棄其實時性，讓其讓出cpu，讓別的進程運行一會，有什麼辦法呢？
可以調用函數sched_yield()，其將進程從活動隊列移到過期隊列中，交出其占用的cpu，需要注意的是，對於實時進程，不是將其放倒過期隊列中，而是放到優先級隊列的最後面。而不會放到過期隊列中去。
需要注意的地方：
1、最好優先級，千萬別隨便設置，一旦設置其他進程就沒得玩了，最高99，設個98就已經很高了，作者曾經試驗過，一旦設置99，連ssh都連不上了，囧。。。。。。。；
2、對於cpu的綁定和優先級的設定，是可以針對線程的，O(∩_∩)O~；
3、高優先級，則代表不去釋放cpu，假設有這樣一種情況，pthread1、pthread2都綁定在cpu1上，並且都是實時同優先級的線程。1獲取到spin_lock，然後io阻塞交出cpu給2，恰巧2和1共享同一資源，也要去spin_lock同一資源，好吧，想想看，會是什麼結局，2會一直spin_lock，占用cpu，而1又獲取不到cpu，這2位就在這僵著，誰也無法繼續執行。囧。。。。。。。。。