进程的切换和系统的一般执行过程
进程调度的时机
Linux内核通过schedule函数来实现进程调度。每次调用schedule函数，其都会在进程队列中查找一个进程，将CPU分配给它。
调用schedule函数的方法
- 进程主动调用schedule函数，如进程调用阻塞的系统调用等待外设或主动休眠，最终会在内核中调用到schedule函数。
- 松散调用，内核代码中可以随时调用schedule函数使当前内核路径让出CPU；也会根据need_resched标记做进程调度，内核会检测need_resched决定是否调用schedule函数。
调用schedule函数的时机
内核调用schedule函数的时机可以简单归结为如下过程：
- 用户进程通过特定的系统调用主动让出CPU；
- 中断处理程序在内核返回用户态时进行调度；
- 内核线程主动调用schedule函数让出CPU；
- 中断处理程序主动调用schedule函数让出CPU（包括以上两点）。
进程调度策略
考虑算法的整体目标，选择可以满足这个目标所的方法或机制作为对策，即为调度策略。
Linux系统中常用的调度策略有以下三种：
- SCHED_FIFO 先进先出的实时进程，如果没有其它更高优先级的可运行实时进程，就可以一直使用cpu运行。对于这种进程，时间片长度是没有意义的。
- SCHED_RR 时间片轮转的实时进程，所具有相同优先级（且都是当前情况下优先级最高）的SCHED_RR以时间片轮转的方式公平使用cpu。
- SCHED_NORMAL 时间片轮转的普通进程，时间片用完之后变成过期进程，所有进程都成为过期进程之后，再统一把过期进程转变为活动进程。
其中前两种为实时进程，优先级取值为099；最后一种为普通进程，只有映射到优先级100139的nice值。
进程调度算法
Linux系统的进程调度算法采用CFS即完全公平调度算法，其原理是基于权重的动态优先级调度算法。即：
- 每个进程使用CPU的顺序由进程已使用的CPU虚拟时间（vrumtime）决定，已使用的虚拟时间越少，进程排序越靠前，进程被在此调度执行的概率越高；
- 每个进程每次占用CPU后可执行的运行时间（ideal_runtime）由进程的权重决定；
- 保证每个时间周期（__sched_period）内运行队列中的所有进程都至少被调度一次。
其中：
__sched_period = nr_running（进程数）* sysctl_sched_min_granularity（默认值为0.75ms）；
ideal_runtime = __sched_period * 进程权重 / 运行队列总权重 ；
vrumtime += delta_exec（本次CPU占用时间）* NICE_0_lOAD （nice值为0的进程的权重） / se->load.weight （自身权重）；
进程上下文
进程上下文包含了进程执行需要的所有信息：
- 用户地址空间：包括程序代码，数据，用户堆栈等；
- 控制信息：进程描述符，内核堆栈等；
- 硬件上下文：相关寄存器的值。
进程切换就是变更进程上下文。
代码跟踪分析
配置断点：
schedule()函数上下文：
pick_next_task函数上下文：
context_switch函数上下文：
问题分析
对于书中有关vruntime的部分：
在进行计算时，书中的代码存在一些问题。
- 第一行的判断条件应当是
if se->load.weight == NICE_0_LOAD因为 if 部分计算的是nice值为0的进程的 vruntime值，因此判断条件应为==，而非!=。 - 最后一行else部分的代码应当是
vrumtime+= delta_exec *NICE_0_lOAD/se->load.weight。
另外在之后的论述中：
- 虚拟时间等于实际执行的物理时间的进程不应当是
0优先级的进程，而是nice值为0的进程。 - 检查是否需要设置的调度标志是
need_resched而非need_schedule。