一：多任务
- 多任务操作系统就是能同时并发的交互执行多个进程的操作系统
- 多任务操作系统使多个进程处于堵塞或者睡眠状态，实际不被投入执行
- 多任务系统分类：（1）抢占式多任务（2）非抢占式多任务
- Linux提供了抢占式的多任务模式。在此模式下，由调度程序来决定什么时候通知一个进程的运行，以便其他进程能够得到执行的机会。这个强制的挂起动作叫做抢占。进程被抢占之前能够运行的时间是预先设置好的，叫进程的时间片。时间片实际上就是分配给每个可运行进程的处理器时间段。
- 在非抢占式多任务模式下，除非进程自己主动停止运行，否则它会一直执行。进程主动挂起自己的操作称为让步。但这种机制有很多缺点：调度程序无法对每个进程该执行多长时间作出统一规定，所以进程独占的处理器时间可能会超过用户的预料：更糟的是，一个绝不做出让步的悬挂进程就能使系统崩溃。
二：Linux的进程调度
1.O(1)调度器拥有数以十计的多处理器环境但是缺少交互进程。
利用一个公式计算动态任务优先级，有两个数组用来记录进程，一个active记录当前准备运行的队列中的进程，一个expired将执行结束或者阻塞的进程记录。当判断下一个要执行的进程时只需要从active排列好的队列中直接选=选择优先级最高的进程进行执行。时间复杂度为O（1）
为了让交互式任务的响应速度更快，在任何一次的时钟中断中，让处于执行的任务的时间片减一，如果时间片是O的时候，就对其类型进行判断，如果是交互式任务就将时间片充值并将active数组再次插入，如果不是交互式任务，需要把active数组转到expired数组中，让CPU优先被交互式任务所使用。当CPPU被交互式任务占用一定时间之后就会将它放到expired数组中。
2.CFS调度算法：没有按照优先级分类
利用红黑树，在红黑树中，用时间来计算一个键值从而来选择下一个执行的任务，所有准备状态中的进程被赋予的键值被放在叶子节点上，按照大小从左到右。在任何一个调度点上，调度器会从红黑树排列好的进程从左到右进行调度，时间复杂度位O（log2n）
在每个时钟断面上，会最先更新调度信息，然后对红黑树上排列好的进程进行进一步的调整。当执行的并不是最左边的进程时，对他的need_resched()标记，当执行中断返回的时候就要利用scheduler_tick()来完成对进程的切换，如果没有CPU就会被一直占用。
CFS利用虚拟运行时间作为变量，用一个用红黑树实现的运行队列来把每个准备好执行的进程排列起来。
红黑树最突出的就是他的每个节点都能保证该节点的左边永远小于该节点，右边的节点大于该节点而显示出有序的效果
每个节点都将virtual_runtime()作为键值植入到红黑树中。
用函数dequeue_entity( )与enqueue_entity( )的主要目的是在红黑树里把任务删除在插入到红黑树里用来调整任务在红黑树里的位置。_pick_next_entity()函数是返回到CFS中红黑树的最左边的叶子节点，如果发现这个节点它不是当前的任务，那么就调用_check_preempt_curr_fair( ) 设置调度标志，当中断返回时就会调用schedule_tick() 进行调度，替换当前任务。
CFS调度器抛弃以前固定时间片和固定调度周期的算法，而采用进程权重值的比重来量化和计算实际运行时间。
引入虚拟时钟概念，每个进程虚拟时间是实际运行时间相对Nice值为0的权重比例值。
Nice值小的进程，优先级高且权重大，其虚拟时钟比真实时钟跑得慢，所以可以获得更多的实际运行时间。
反之，Nice值大的进程，优先级低权重小，获得的实际运行时间也更少。
CFS选择虚拟时钟跑得慢的进程，而不是实际运行时间运行的少的进程。
三：策略
1.决定调度程序在何时让进程运行
2.I/O消耗型和处理器消耗型的进程
（1）进程可以分为：
- I/O消耗型：进程的大部分时间用来提交I/O请求或者等待I/O请求，经常处于可运行状态但是运行时间很短，等待更多的请求时，最后总会阻塞。
- 处理器消耗型：把时间大多用在执行代码上，除非被强占，否则通常都会不停的运行。因为他们没有太多的I/O需求。
（2）调度策略：尽量降低他们的调度频率，延长其运行时间
（3）调度策略通常要在两个矛盾的目标中间寻找平衡：
- 进程调度迅速（响应时间短）
- 最大系统利用率（高吞吐量）
（4）Linux倾向于优先调度I/O消耗性进程
3.进程优先级
（1）调度算法中最基本的一类就是基于优先级的调度，这是一种根据进程的价值和其处理器时间的需求来对进程分级的想法
（2）调度程序总是选择时间片未用尽而且优先级最高的进程运行。
（3）Linux采用了两种不同的优先级范围：
- Nice：范围[-20,19],默认值为0；nice值越大，优先级越低；Linux系统中nice值代表时间片的比例，可以通过ps -el命令查看系统中进程列表，结果中标记NI的一列及时进程对应的nice值
- 实时优先级：其值可以配置，默认变化范围是[0,99];值越高优先级越高；
（4）任务实时进程（FIFO、RR）的优先级都高于普通（Normal）的进程，也就是说实时优先级和nice优先级处于互不相交的两个范畴
（5）通过命令ps -eo state,uid,pid,ppid,rtprio,time,comm.查看系统中的进程列表以及对应的实时优先级（位于RTPRIO列下），其中如果有进程对应列显示“-”则说明它不是实时进程
4.时间片
（1）时间片表示进程在被抢占前所能持续运行的时间
（2）I/O消耗型进程不需要很长的时间片，而处理器消耗型进程希望时间片越长越好
（3）Linux的CFS调度器没有直接分配时间片到进程，而是将处理器的使用比划分给进程。这样一来，进程所获得的处理器时间和系统负载密切相关。这个比例受nice值影响，nice值作为权重来调整进程所使用的处理器时间使用比。
（4）Linux系统是抢占式的是否要将一个进程立刻投入运行（也就是抢占当前进程），是完全由进程的优先级和是否有时间片来决定
（5）CFS调度器：抢占时机取决于新的可执行程序消耗了多少处理器使用比，如果消耗的使用比比当前进程小：新进程立刻投入运行，抢占当前进程，否则推迟。
5.Linux调度算法
（1）Linux调度器是以模块化方式提供，可以允许不同类型的进程有针对性的选择调度算法。这种模块化结构被称为调度器类，调度器类能够允许多种不同的可动态添加的调度算法并存，调度属于自己范畴的进程
每个调度器有一个优先级，会按照优先级顺序遍历调度类，选择优先级最高的调度器类
完全公平调度CFS是一个针对普通进程的调度类。
（2）Unix系统中的进程调度：其调度算法是分配绝对的时间片，但是这样就会引发固定的切换频率，不利于公平性。而Linux的CFS调度算法完全摒弃了时间片，分配给进程一个处理器使用比重，保证恒定的公平性和变动的切换频率。
（）3公平调度：CFS的做法是允许每个进程运行一段时间、循环轮转、选择运行最少的进程作为下一个运行进程，而不再采用分配给每个进程时间片的做法了，在所有可运行进程总数基础上计算出一个进程应该运行多久。而不是依靠nice值来计算时间片
Nice值在CFS中被作为进程获得的处理器运行比的权重，越高的nice值月底的优先级，进程获得更低的处理器使用权重
任何进程所获得的处理器时间是由它自己和其他所有可运行进程nice值的相对差值决定的