程序排程：
在可執行態程序之間分配有限處理器時間資源的核心子系統。
1 程序型別
i/o消耗型程序：大部分時間用來提交i/o請求或是等待i/o請求，經常處於可執行狀態，但執行時間短，等待請求過程時處於阻塞狀態。如互動式程式。
處理器消耗型程序：時間大都用在執行**上，除非被搶占否則一直不停的執行。
綜合型：既是i/o消耗型又是處理器消耗型。
排程策略要在：程序響應迅速（響應時間短）和最大系統利用率（高吞吐量）之間尋找平衡。
2 排程概念
優先順序：基於程序價值和對處理器時間需求進行程序分級的排程。
時間片：表明程序被搶占前所能持續執行的時間，規定乙個預設的時間片。時間片過長導致系統互動性的響應不好，
程式並行性效果差；時間片太短增大程序切換帶來的處理器耗時。矛盾！
時間片耗盡程序執行到期，暫時不可執行狀態。直到所有程序時間片都耗盡，重新計算程序時間片。
linux排程程式提高互動式程式優先順序，提供較長時間片；實現動態調整優先順序和時間片長度機制。
程序搶占：linux系統是搶占式，始終執行優先順序高的程序。
3 排程演算法
可執行佇列：runqueue；給定處理器上可執行程序的鍊錶，每個處理器乙個。每個可執行程序都唯一歸屬於乙個可執行佇列。
執行佇列是排程程式中最基本的資料結構：
struct提供了一組巨集來獲取給定cpu的程序執行佇列：runqueue ;
#define cpu_rq(cpu) //在操作處理器任務佇列時候要用鎖：返回給定處理器可執行佇列的指標
#define this_rq() //
返回當預處理器的可執行佇列
#define task_rq(p) //
返回給定任務所在的佇列指標
__task_rq_lock4 schedule……__task_rq_unlock
系統要選定下乙個執行的程序通過呼叫schedule函式完成。
排程時機：
l 程序狀態轉換的時刻：程序終止、程序睡眠；
l 當前程序的時間片用完時（current->counter=0）；
l 裝置驅動程式呼叫；
l 程序從中斷、異常及系統呼叫返回到使用者態時；
睡眠和喚醒：
休眠（被阻塞）的程序處於乙個特殊的不可執行狀態。休眠有兩種程序狀態：
task_interruptible：接收到訊號就被喚醒
task_uninterruptible：忽略訊號
兩種狀態程序位於同乙個等待佇列上，等待某些事件，不能夠執行。
程序休眠策略：
//程序通過執行下面幾個步驟將自己加入到乙個等待佇列中：q是我們希望睡眠的等待佇列
declare_waitqueue(wait, current);
add_wait_queue(q, &wait);
//condition 是我們在等待的事件
while (!condition)
//程序被喚醒條件滿足 程序可執行狀態
set_current_state(task_running); //
將程序等待佇列中移除
remove_wait_queue(q, &wait);
1) 呼叫declare_waitqueue()建立乙個等待佇列的項。
2) 呼叫add_wait_queue()把自己加入到佇列中。該佇列會在程序等待的條件滿足時喚醒它。
當然我們必須在其他地方撰寫相關**，在事件發生時，對等待佇列執行wake_up()操作。
3) 將程序的狀態變更為 task_interruptible或task_uninterruptible。
4) 如果狀態被置為task_interruptible,則訊號喚醒程序。這就是所謂的偽喚醒（喚醒不是因為事件的發生），因此檢查並處理訊號。
5) 檢查條件是否為真；如果是的話，就沒必要休眠了。如果條件不為真，呼叫schedule()。
6) 當程序被喚醒的時候，它會再次檢查條件是否為真。如果是，它就退出迴圈，如果不是，它再次呼叫schedule()並一直重複這步操作。
7) 當條件滿足後，程序將自己設定為task_running並呼叫remove_wait_queue()把自己移出等待佇列。
程序切換schedule函式呼叫context_switch()函式完成以下工作：
l 呼叫定義在中的switch_mm()，該函式負責把虛擬記憶體從上乙個程序對映切換到新程序中。
l 呼叫定義在中的switch_to()，該函式負責從上乙個程序的處理器狀態切換到新程序的處理器狀態。
這包括儲存、恢復棧資訊和暫存器資訊。
在前面看到schedule函式呼叫有很多種情況，完全依靠使用者來呼叫不能達到
很好的效果。核心需要判斷什麼時候呼叫schedule，核心提供了乙個need_resched標誌來表明是否需要重新執行一次排程：
l 當某個程序耗盡它的時間片時，scheduler_tick()就會設定這個標誌；
l 當乙個優先順序高的程序進入可執行狀態的時候，try_to_wake_up()也會設定這個標誌。
每個程序都包含乙個need_resched標誌，這是因為訪問程序描述符內的數值要比訪問乙個全域性變數快
（因為current巨集速度很快並且描述符通常都在快取記憶體中）。
1 使用者搶占
核心即將返回使用者空間時候，如果need_resched標誌被設定，會導致schedule函式被呼叫，此時發生使用者搶占。
使用者搶占在以下情況時產生：
l 從系統調返回使用者空間。
l 從中斷處理程式返回使用者空間。
2 核心搶占
只要重新排程是安全的，那麼核心就可以在任何時間搶占正在執行的任務。
什麼時候重新排程才是安全的呢？只要沒有持有鎖，核心就可以進行搶占。鎖是非搶占區域的標誌。由於核心是支援smp的，
所以，如果沒有持有鎖，那麼正在執行的**就是可重新匯入的，也就是可以搶占的。
為了支援核心搶占所作的第一處變動就是為每個程序的thread_info引入了preempt_count計數器。該計數器初始值為0，
每當使用鎖的時候數值加1，釋放鎖的時候數值減1。當數值為0的時候，核心就可執行搶占。從中斷返回核心空間的時候，
核心會檢查need_resched和preempt_count的值。如果need_resched被設定，並且preempt_count為0的話，這說明
有乙個更為重要的任務需要執行並且可以安全地搶占，此時，排程程式就會被呼叫。
核心搶占會發生在：
l 當從中斷處理程式正在執行，且返回核心空間之前。
l 當核心**再一次具有可搶占性的時候。
l 如果核心中的任務顯式的呼叫schedule()。
l 如果核心中的任務阻塞（這同樣也會導致呼叫schedule()）。
Linux核心學習筆記三 程序排程
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筆記 Linux核心學習 三 之程序排程
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