1. PCB 进程控制器 task_struct

对于 Linux 操作系统而言，每一个进程都对应一个 task_struct 结构体（Linux 中的线程也是由 task_struct 控制的，本文主要讨论进程调动的内容，就不展开说明了，在内存管理章节会介绍）。

在 task_struct 中维护了进程的 PID，进程状态以及堆栈信息等进程的几乎所有信息。

我们常常提到的“僵尸进程”，就是进程的堆栈信息被回收了，但是其 task_struct 却依旧存活在操作系统中。 “僵尸进程”往往是因为父进程处理子进程的销毁信号错误导致的。也是因为 task_struct 留存在操作系统中，所以“僵尸进程”是会消耗操作系统资源的。

与“僵尸进程”常常一起提及的是“孤儿进程”，“孤儿进程”是父进程先于子进程销毁导致的，不过“孤儿进程”会进行“寻找养父”的过程，先找“亲生父亲”的进程组中的兄弟进程，找不到的话就会认“0”号进程为父亲，所以“孤儿进程”的销毁并不会受阻，不会消耗操作系统过多的资源。

2. 进程调度算法

Linux 标准内核有两类调度类：CFS 调度算法的默认调度类和实时调度类。下面我们分类来讨论这两种不同的调度算法。

2.1 完全公平调度算法 CFS

一句话总结，CFS 会根据权重为各进程尽量“公平”的分配时间片。虽然叫做完全公平，但 CFS 算法并不是完全相同的未每个进程分配同样的时间片来运行，导致其不公平的原因有以下两点：

• CFS 是根据权重为每个进程分配时间片的（体现在其具体实现的红黑树上就是vruntime）。

• 为了避免进程的过度频繁切换，时间片的分配有一个最小值。

CFS 算法的底层实现是靠维护一棵进程vruntime的红黑树实现的，每一次选取vruntime最小的进程占据CPU。

下面分析一下 CFS 调度程序是如何工作的。假设有两个任务，它们具有相同的友好值。一个任务是 I/O 密集型而另一个为 CPU 密集型。通常，I/O 密集型任务在运行很短时间后就会阻塞以便等待更多的 I/O；而 CPU 密集型任务只要有在处理器上运行的机会，就会用完它的时间片。

因此，I/O 密集型任务的虚拟运行时间最终将会小于 CPU 密集型任务的，从而使得 I/O 密集型任务具有更高的优先级。这时，如果 CPU 密集型任务在运行，而 I/O 密集型任务变得有资格可以运行（如该任务所等待的 I/O 已成为可用)，那么 I/O 密集型任务就会抢占 CPU 密集型任务。

2.2 实时进程调度算法

Linux 底层实现了SCHED_FIFO 或 SCHED_RR 两种实时进程调度策略。

• SCHED_FIFO 先到先服务，所有进程排队，先到的进程先执行，执行完到下一个进程。

• SCHED_RR 时间片轮转，所有进程排队，但是一次只能领取一定的时间片，如果时间片用完，进程任务还没执行完，就会到队尾排队。

2.3 调度算法的选择

Linux 采用两个单独的优先级范围，一个用于实时任务，另一个用于正常任务。实时任务分配的静态优先级为 0〜99，而正常任务分配的优先级为 100〜139。

这两个值域合并成为一个全局的优先级方案，其中较低数值表明较高的优先级。正常任务，根据它们的友好值，分配一个优先级；这里 -20 的友好值映射到优先级 100，而 +19 的友好值映射到 139。