这篇说说内核的进程调度机制，进程调度是内核的一个重要工作，由调度器完成。
进程状态
内核调度器调度的实体(KSE, kernal schedule entry)是进程和线程。内核必须知道所有进程和线程的状态，比如把时间片给一个阻塞的进程是没有意义的。从内核的角度来看，进程的状态有3种：
1. 运行，表示正在运行的进程
2. 等待，没有运行，但是等待时间片运行的进程
3. 睡眠，也就是阻塞，包括可中断的阻塞和不可中断的阻塞。睡眠的进程在等待一个事件的发生，调度器无法在下一次任务切换时选择睡眠的进程
进程在几种状态中不断的切换
1表示运行的进程要等待某个事件，进入到了睡眠状态
2表示运行的进程交出CPU资源，进入到了等待状态
3表示睡眠的进程等待的事件发生了，它进入到等待状态，不能直接进入到运行状态
4表示等待的进程获得CPU资源，变成运行状态
5表示运行的进程结束，进入到终止状态
内核将所有的进程保存在一个进程表中，不论是运行，等待，睡眠。睡眠的进程会被特别标记出来，调度器知道它们无法立即运行，就不会在下一个任务切换时选择它们。睡眠的进程被分在多个队列中，它们会在适当的时候被唤醒。对于睡眠的进程，又分为两种:
1. TASK_INTERUPTIBLE，可中断的睡眠，当内核发送信号给该进程表示它等待的事情已经发生时，响应信号处理程序把进程状态改成TASK_RUNNING,表示进入可运行状态，只要调度器选中它就可以运行
2. TASK_UNINTERUPTIBLE，不可中断的睡眠，不能由外部信号唤醒，即不响应外部信号，只能由内核亲自唤醒。
所谓的僵尸进程是指进程资源已经被释放，但是还保存在进程表中的进程。通常造成僵尸进程的原因是子进程已经被终结，但是父进程没有调用wait4系统调用来确认父进程知道子进程已死亡。这样子进程由于没有被父进程确认死亡，但是已经释放了资源，变成了僵尸进程。
从执行权限的维度来考察进程状态，进程状态分为用户态和核心态。用户态只能访问进程自身的数据，是受限的。核心态具有无限权限，可以访问任意数据。
用户态到核心态的切换有两种方式，一种是用户态执行系统调用，会切换到核心态。第二种是中断，当中断发生时，也会切换到核心态。
对于抢占式调度模型来说，
1. 中断具有最高权限，可以抢占处于用户态或者核心态的进程的时间片
2. 当进程处于核心态并执行系统调用时，不能被其他进程抢占，当然中断除外
3. 在用户态执行的进程可以随时被抢占
调度器
调度器主要解决两个问题
1. 调度策略，即决定为每个进程分配多少运行时间，何时切换到下一个进程，下一个进程是什么
2. 上下文切换，即从进程A切换到进程B时，要保证进程B的执行环境和上次被撤销执行时完全一致，比如寄存器的内容，虚拟地址空间的各个数据结构。
Linux的调度器和传统基于时间片的调度器有所区别，它考虑的是进程的等待时间，即所有可运行的进程在一个就绪队列里面等待的时间。对CPU时间要求最严格的进程被挑选执行。就绪队列中的进程被组织成一棵红黑树来加速操作。等待最长的进程在最左边。
调度器子系统的主要组件如下，
1. 主调度器和周期性调度器称为通用调度器，来确定是否要调度。前者处理进程打算睡眠或者因为某种原因放弃CPU的情况，后者以周期性频率运行，检测是否需要上下文切换
2. 调度器类来挑选下一个执行的进程。调度器类分装了不同的调度算法，比如完全公平调度，实时调度，以模块的方式运行
3. 选中下一个要执行的进程后，就要进行上下文切换，需要和CPU紧密结合
4. 每个进程都属于一个特定的调度器类，由调度器类来管理所属的进程，通用调度器不涉及进程的状态
进程的task_struct结构中和调度相关的属性如下
1. prio, static_prio, normal_prio表示进程的优先级信息。static_prio表示静态优先级，也就是进程启动时分配的nice优先级值。normal_prio是基于static_prio和调度策略计算出来的优先级，进程分支时，子进程基础normal_prio。prio是调度器考虑的优先级，，有时候内核要临时提升某个进程的优先级，就是修改prio值，不影响static_prio和normal_prio
2. sched_class表示该进程所属的调度器类
3. sched_entity表示进程所属的调度实体，调度器不仅可以调度进程，还可以调度进程组，线程等调度实体
4. policy表示进程的调度策略，比如SCHED_NORMAL调度普通进程，用完全公平调度器类来处理。SCHED_BATCH,SCHED_IDEL,SCHED_RR,SCHED_FIFO等
5. time_slice指定该进程可以使用的剩余时间片
调度器类必须提供sched_class的实例，指定了调度器类可以进行的操作
1. enqueue_task表示把一个进程加入到就绪队列，当一个进程状态从睡眠变成可运行时，就是发生了这个操作进入到了就绪队列
2. dequeue_task表示把一个进程移出就绪队列，比如一个进程从可运行状态切换到不可运行状态
3. yield_task表示进程自愿放弃CPU控制权的操作
4. check_preempt_curr表示一个新唤醒的进程来抢占当前进程，比如wake_up_new_task唤醒新进程时发生这个操作
5. pick_next_task用于选择下一个执行的进程，向进程提供CPU资源。但在不同进程切换时，还需要执行一个底层的上下文切换
6. task_tick表示激活周期性调度器
7. task_new表示将fork出来的新进程加入到调度器类
三人一条心，黄土变成金。
