Linux进程调度程序 - 他们自己使用CPU吗？

Question

我一直在研究unix / linux系统的基础知识，特别是如何在现代计算机系统中处理任务或进程列表。

我发现了很多资源，它们提供了内核所做的context switching的标准解释以及如何处理信号（SIGXXX）：

• 进程运行一段时间或直到中断为止 收到
• 内核从运行内存中卸载进程 （缓存），在其他地方的内存中存储有关其上下文的数据以加载 下一个需要CPU时间的进程。
• 如果信号（SIGXXX）正在等待 在该过程中，内核尝试调用适当的处理程序 这个过程。如果不存在，则不会再次加载该进程 （杀死）。
• 新进程被加载到内存并运行;这个循环 继续

（如果这种理解不正确，请告诉我）

我一直在努力的事情是，如果这一切都发生在单核，单线程CPU上， 物理运行调度程序的是什么？ 我错过了一些非常简单的事情，但我仍然坚持这种鸡蛋或鸡蛋的想法。

此外，在具有多个内核，线程和大量可用CPU资源的现代系统中，调度程序是否会单独使用内核来运行？

我已经阅读了很多关于不同进程调度程序的文章，原始的O（n），2.6及更高版本中引入的新O（1），以及（我认为？）使用的CFS调度程序现在在大多数Linux中。他们都讨论了如何确定优先级和排队进程，并且没有人详细介绍调度程序实际运行的方式和时间，以完成所有任务。

调度程序是否共享CPU时间？以某种方式将本身进出CPU？如果是这样，CPU如何知道何时停止进程并让调度程序运行它？

Answer 1

  

如果这一切都发生在单核，单线程CPU上，那么物理上运行调度程序的是什么？

你的想法是正确的，它需要是内核以外的东西，因为当前的线程忙着做东西并发出系统调用。关键的想法是内核在CPU内核中注册了一个时钟中断，确切的实现因设备不同而不同，但每次定时器间隔结束或内核信号有内核时，CPU内核本身都会调用注册的interrupt handler (aka ISR)。发生了。 ISR实际上是指向内核提供的中断函数的内存指针。在中断函数返回用户空间（即当前工作的线程）之前调用调度程序（更多details here）

调度的频率取决于clock speed of the cpu。

  

调度程序是否单独使用核心来运行？

不，调度程序可以自行运行每个核心，也可以在另一个核心上安排线程。

进一步阅读：

• man page of sched
• short time scheduling

Answer 2

调度程序是内核的一部分，当然是消耗CPU。在最简单的情况下，您可以考虑将计时器连接到CPU，例如每隔10ms进行一次计时。在每个滴答声中，CPU都会被“中断”，也就是说，它会跳转到调度程序所在的某个预定义地址。然后，调度程序将一些与进程相关的数据保存到某个内部结构中，选择另一个进程，加载其数据并跳转到该进程正在执行的地址。

那些O（n）和O（1）恰好是调度程序的时间复杂性，这意味着调度程序需要多长时间来决定下一个要调度的任务。