Linux 系统中的进程调度：概念、原理和方法

进程调度是 Linux 系统中一种重要的内核功能，它可以在多个进程之间分配 CPU 的使用权，使得每个进程都能得到合理的运行时间，从而提高系统的并发性和响应性。进程调度的效果直接影响到系统的性能和用户体验，因此，了解 Linux 系统中的进程调度是非常有必要的。但是，你真的了解 Linux 系统中的进程调度吗？你知道它的概念、原理和方法吗？你知道如何在 Linux 下使用和配置进程调度吗？本文将为你详细介绍 Linux 系统中的进程调度的相关知识，让你在 Linux 下更好地使用和理解这个强大的内核功能。

在Linux内核中，completion是一种简单的同步机制，标志”things may proceed”。

要使用completion，必须在文件中包含，同时创建一个类型为struct completion的变量。

1. 这个变量可以静态地声明和初始化：

2. DECLARE_COMPLETION(my_comp);

3. 或者动态初始化：

   1. **struct** completion my_comp; 
   2. init_completion(&my_comp); 
   

如果驱动程序要在执行后面操作之前等待某个过程的完成，它可以调用wait_for_completion ，以要完成的事件为参数：

1. void wait_for_completion(struct completion *comp);

wait_for_completion等待在completion上。如果加了interruptible，就表示线程等待可被外部发来的信号打断；如果加了killable，就表示线程只可被kill信号打断；如果加了timeout，表示等待超出一定时间会自动结束等待，timeout的单位是系统所用的时间片jiffies(多为1ms)。

如果其它部分代码可以确定事件已经完成，可以调用下面两个函数之一来唤醒等待该事件的进程：

1. **void** complete(**struct** completion *comp); 
2. **void** complete_all(**struct** completion *comp); /* Linux 2.5.x以上版本 */ 

前一个函数将只唤醒一个等待进程，而后一个函数唤醒等待该事件的所以进程。由于completion的实现方式，即使complete在wait_for_competion之前调用，也可以正常工作。
例如，在MD设备驱动程序实现中，有一个恢复线程md_recovery_thread。驱动程序通过md_register_thread和md_unregister_thread来注册和注销恢复线程。恢复线程的执行逻辑在md_thread函数中，大致如下：

1. **int** md_thread(**void** * arg) 
2. { 
3.   线程初始化; 
4.   **while** (运行) { 
5. ​    处理逻辑; 
6. ​    接收信号; 
7.   } 
8.   **return** 0; 
9. } 

md_register_thread将创建一个恢复线程，它必须在线程真正初始化结束之后才能返回该线程的指针。因此，其逻辑是：

1. mdk_thread_t *md_register_thread(**void** (*run) (**void** *), **void** *data, **const** **char** *name) 
2. { 
3.   mdk_thread_t ***thread**; 
4.   …… 
5.   **struct** completion event; 
6.   /* 为线程分配空间 */ 
7.   **thread** = (mdk_thread_t *) kmalloc (**sizeof**(mdk_thread_t), GFP_KERNEL); 
8.   …… 
9.   init_completion(&event); 
10.   …… 
11.   **thread**->event = &event; 
12.   /* 创建内核线程 */ 
13.   ret = kernel_thread(md_thread, **thread**, 0); 
14.   /* 等待线程初始化结束 */ 
15.   …… 
16.   wait_for_completion(&event); 
17.   /* 返回线程指针 */ 
18.   **return** **thread**; 
19. } 

而md_unregister_thread通过向线程发送SIGKILL信号注销恢复线程，它也需要在线程真正退出后才能释放线程所占用的内存。因此，其逻辑是：

1. **void** md_unregister_thread(mdk_thread_t ***thread**) 
2. { 
3.   **struct** completion event; 
4.   init_completion(&event); 
5.   **thread**->event = &event; 
6.   …… 
7.   /* 向线程发送SIGKILL信号终止其运行 */ 
8.   md_interrupt_thread(**thread**); 
9.   /* 等待线程退出 */ 
10.   wait_for_completion(&event); 
11.   /* 释放线程所占用的内存 */ 
12.   kfree(**thread**); 
13. } 

如果考虑completion，md_thread的逻辑是：

1. **int** md_thread(**void** * arg) 
2. { 
3.   线程初始化; 
4.   complete(**thread**->event);  
5.   **while** (运行) { 
6. ​    处理逻辑; 
7. ​    接收信号; 
8.   } 
9.   complete(**thread**->event);  
10.   **return** 0; 
11. } 

需要说明的是，由于等待事件是在驱动程序和恢复线程中的一个共享资源，它必须是一个全局变量，或者如实现代码中，定义为一个局部变量，而将其指针放在恢复线程结构中。

typedef struct mdk_thread_s {
  ……
  struct completion *event;
  ……
} mdk_thread_t;

通过本文，你应该对 Linux 系统中的进程调度有了一个深入的了解，知道了它的概念、原理和方法。你也应该明白了进程调度的作用和影响，以及如何在 Linux 下正确地使用和配置进程调度。我们建议你在使用 Linux 系统时，使用进程调度来提高系统的并发性和响应性。同时，我们也提醒你在使用进程调度时要注意一些潜在的问题和挑战，如进程优先级、负载均衡、实时性等。希望本文能够帮助你更好地使用 Linux 系统，让你在 Linux 下享受进程调度的优势和便利。

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