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前言

Linux进程的调度进制一共有三种方法：时间片轮转调度，优先级调度，完全公平调度。

一、时间片轮转调度

时间片轮转调度（Round Robin Scheduling）：这是一种基于时间片的调度算法。每个进程被分配一个固定的时间片，在这个时间片内运行，然后被挂起，让下一个进程运行。如果一个进程在时间片结束之前没有完成，它将被放回队列的尾部等待下一次调度。这种调度算法确保了公平性和资源的均衡分配，但在长时间运行的进程场景下可能导致性能下降。

优点：

公平性：时间片轮转调度算法能够提供相对公平的 CPU 时间分配。每个任务都有机会获得一定的执行时间，避免了某个长时间运行的任务占用 CPU 的问题。

响应性：时间片轮转算法具有较低的响应时间，因为每个任务都会按就绪队列的顺序获得一定的执行时间。可以快速响应外部事件和请求。

实时性：时间片轮转调度算法适用于实时系统中，可以提供可预测的任务调度行为。每个任务都有固定的时间片，使得任务的执行时间可预测。

简单性：时间片轮转调度算法相对简单，易于实现和理解。它不涉及复杂的优先级计算和调度策略，适用于简单的多任务环境。

缺点：

上下文切换开销：时间片轮转调度算法可能会引入较高的上下文切换开销。由于每个任务都只能执行一个固定的时间片，当任务频繁切换时，会产生较大的上下文切换开销，导致系统性能下降。

不适用于长时间任务：时间片轮转调度算法对于长时间运行的任务来说可能不够高效。如果某个任务需要执行的时间比时间片长，那么它可能会被多次中断和恢复，导致额外的开销。

无法满足实时性要求：尽管时间片轮转调度算法在一般的实时系统中表现良好，但对于一些严格实时性要求的系统，时间片轮转调度算法可能无法满足严格的实时截止时间限制。有些任务可能无法按时完成，并造成系统延迟。

综上所述，时间片轮转调度算法具有公平性、响应性和实时性等优点，但存在上下文切换开销和无法满足长时间任务以及严格实时性要求的缺点。

二、优先级调度

优先级调度（Priority Scheduling）：每个进程被分配一个优先级值，根据优先级决定进程的调度顺序。具有较高优先级的进程将优先被调度，而具有较低优先级的进程将被延迟调度。这种调度算法能够实现实时性需求和优先级控制，但如果一个进程具有很高的优先级，并且独占 CPU 资源，可能会导致低优先级的进程无法得到充分的执行机会（即饥饿现象）。

优点：

响应性：优先级调度算法可以快速响应高优先级任务。当高优先级任务就绪时，它们可以立即被调度并执行，以满足紧急的需求。

实时性：优先级调度算法适用于实时系统中的任务调度。通过设置不同的优先级，可以确保实时任务在其截止时间之前被及时处理和响应。

灵活性：优先级调度算法可以根据任务的重要性和紧急程度进行调整。对于关键任务，可以分配更高的优先级，以确保它们得到优先执行。

控制性：优先级调度算法可以提供对任务执行的控制。通过合理设置优先级，可以精确控制任务的相对执行顺序，确保关键任务的执行优先级高于其他任务。

缺点：

饥饿问题：优先级调度算法可能导致低优先级任务长期饥饿，即在高优先级任务存在时，低优先级任务无法得到执行。这可能会导致资源不合理分配和低优先级任务的长时间等待。

不公平性：如果任务优先级设置不合理或过于偏重某个任务，优先级调度算法可能导致某些任务过于优先，而其他任务无法获得充分的执行机会，从而引起不公平的情况。

实时性保障困难：在一些情况下，优先级调度算法很难满足严格的实时性要求。当系统中存在多个具有相同或相近优先级的实时任务时，调度器可能无法准确控制任务的相对执行顺序，从而影响实时任务的截止时间保证。

复杂性：优先级调度算法在实现和管理上可能更加复杂。需要仔细考虑任务的优先级设置和调度策略，以避免优先级倒置、优先级反转等问题，并确保系统的可靠性和稳定性。

综上所述，优先级调度算法具有响应性、实时性、灵活性和控制性等优点，但也存在饥饿问题、不公平性、实时性保障困难和复杂性等缺点。

三、完全公平调度

完全公平调度（Completely Fair Scheduling，CFS）：这是一种基于红黑树的调度算法，旨在提供公平且高度可预测的调度。CFS 通过动态调整进程的运行时间比例，按照比例分配 CPU 资源。每个进程拥有一个虚拟运行时间，该时间与实际运行时间成比例。CFS 算法确保进程能够共享 CPU 并公平竞争，避免了饥饿问题。CFS 是 Linux 内核中默认的进程调度算法。

优点：

公平性：完全公平调度算法能够确保每个任务或进程获得相等的资源分配机会，避免了某些任务或进程长期被其他高优先级任务或进程抢占的问题。这样可以提高系统的公平性和资源的合理分配。

避免饥饿：完全公平调度算法可以有效地避免任务或进程的饥饿问题，即任何一个任务或进程都能够获得足够的资源执行，避免了某些任务或进程被长期阻塞或延迟的情况。

可预测性：由于每个任务或进程都被分配了相等的资源时间片，完全公平调度算法具有良好的可预测性。任务和进程的执行时间相对均衡，使得系统行为更加可靠和可预测。

缺点：

上下文切换开销：完全公平调度算法可能引入较高的上下文切换开销。由于频繁地切换任务或进程，会导致额外的开销，可能影响系统的整体性能和吞吐量。

实时性保障困难：在一个实时系统中，采用完全公平调度算法可能会导致无法满足一些严格的实时性要求。如果存在实时任务或进程，可能无法在严格的截止时间内得到保证，因为它们与其他任务或进程共享资源。

资源利用率降低：完全公平调度算法可能导致系统资源在任务之间的切换和分配过程中出现一定程度的浪费。每个任务或进程都被分配相等的时间片，即使某些任务或进程并不需要全部的资源，也会被分配相同的资源时间片。

综上所述，完全公平调度算法具有公平性、饥饿避免和可预测性等优点，但也伴随着上下文切换开销、实时性保障困难和资源利用率降低等缺点。

总结

本篇文章就讲解到这里。