1、程式VS進程
程式是存放在磁盤上的一序列代碼和數據的可執行映射，是一個靜止的實體。
進程是一個執行中的程式，是動態的實體。
2、Linux進程的四大要素
<1>有一段供進程執行的程式，該程式可以被多個進程執行。
<2>：有進程專用的內核空間堆棧。
<3>：進程式控制制快（task_struct：有了這個數據結構，進程才能成為內核調度的一個基本單位接受內核的調度。
<4>：獨立的用戶空間
進程：有獨立的進程空間
線程：只有前三條，沒有第四條。
內核線程：完全沒有用戶空間。
用戶線程：共用用戶空間。
3、Linux進程分類：
<1>：互動式進程：這些進程經常和用戶發生交互，所以花費一些時間等待用戶的操作。當有輸入時，進程必須很快的啟動。通常，要求延遲在50-150毫秒。典型的互動式進程有：主控台命令，文本編輯器，圖形應用程式。
<2>：批處理進程（Batch Process）：不需要用戶交互，一般在後台運行。所以不需要非常快的反應，他們經常被調度期限制。典型的批處理進程:編譯器，數據庫搜尋引擎和科學計算。
<3>：實時進程：對調度有非常嚴格的要求，這種類型的進程不能被低優先級進程阻塞，並且在很短的時間內做出反應。典型的實時進程：音視頻應用程式，機器人控制等。
批處理進程可能與I/O或者CPU有關，但是實時進程完全通過Linux的調度演算法識別。
其實互動式進程和批處理進程很難區別。
4：Linux進程優先級
<1>、靜態優先級(priority): 被稱為「靜態」是因為它不隨時間而改變，只能由用戶進行修改。它指明瞭在被迫和其它進程競爭CPU之前該進程所應該被允許的時間片的最大值（20）。
每個普通進程都一個靜態優先級，內核為其分配的優先級數為：100（高優先級）-139（低優先級）。數值越大，優先級越低。新創建的進程一般繼承父進程的優先級，但是用戶可以通過給nice()函數傳遞「nice value「或者setpriority()改變優先級。
<2>:、動態優先級(counter): counter 即系統為每個進程運行而分配的時間片，Linux 兼用它來表示進程的動態優先級。只要進程擁有CPU，它就隨著時間不斷減小；當它為0 時，標記進程重新調度。它指明瞭在當前時間片中所剩餘的時間量（最初為20）
事實上，在進程在調度的時候，調度器只察看動態優先級，其值為100-139。通過下面的公式可以根據靜態優先計算出相應的動態優先級。
Dynamicy priority = max (100, min (static priority - bonus + 5, 139))
Bonus:0-10，比5小，降低動態優先級，反之，可以提高動態優先級。Bonus和進程的平均睡眠時間有關。
<3>、 實時優先級（rt_priority）：值為1000。Linux把實時優先級與counter值相加作為實時進程的優先權值。較高權值的進程總是優先於較低權值的進程，如果一個進程不是實時進程，
其優先權就遠小於1000，所以實時進程總是優先。
<4>、Base time quantum：是由靜態優先級決定，當進程耗盡當前Base time quantum，kernel會重新分配一個Base time quantum給它。靜態優先級和Base time quantum的關系為：
（1） 當靜態優先級小於120
Base time quantum（in millisecond）= (140 – static priority) * 20
（2） 當靜態優先級大於等於120
Base time quantum（in millisecond）= (140 – static priority) * 5
5、Linux 進程的調度演算法
<1>、時間片輪轉調度演算法(round-robin)：SCHED_RR,用於實時進程。系統使每個進程依次地按時間片輪流執行的方式。
<2>、優先權調度演算法：SCHED_NORMAL,用於非實時進程。系統選擇運行隊列中優先級最高的進程運行。Linux 採用搶占式的優級演算法，即系統中當前運行的進程永遠是可運行進程中優先權最高的那個。
<3>、FIFO(先進先出) 調度演算法：SCHED_FIFO，用於實時進程。
6、Linux 進程的調度時機schedule()
方式：主動式和被動式
主動式：在內核中直接調用schedule()
current->state=TASK_INTERRUPTIBLE
TASK_RUNNING
被動式：用戶搶占——從系統調用或者中斷處理程式返回用戶空間
內核搶占——在不支援內核搶占的系統中，進程一旦運行於內核空間就可以一直運行，直到它主動放棄或者時間片耗盡。
在支援內核搶占的系統中，更高優先級的進程可以搶占正在內核空間運行的低優先級進程。
有些特例是不允許搶占的。
<1>、內核正在中斷處理
<2>、內核正在中斷上下文的Bottom Half處理
<3>、進程正持有Spinlock自旋鎖
<4>、內核正在執行調度程式schedule()
7、代碼分析
<1>、2.6 版的內核仍然用 task_struct 來表徵進程，盡管對線程進行了優化，但線程的內核表示仍然與進程相同。隨著調度器的改進，task_struct 的內容也有了改進，互動式進程優先支援、內核搶占支援等新特性，在task_struct 中都有所體現。在 task_struct 中，有的屬性是新增加的，有的屬性的值的含義發生了變化，而有的屬性僅僅是改了一下名字。可稱為進程式控制制塊（TCB），主要包含進程標識符、優先級、堆棧空間、進程狀態
task_struct源代碼定義在kernel/include/Linux/sched.h中
struct task_struct {
volatile longstate; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
structthread_info *thread_info;
atomic_tusage;
unsigned longflags; /* per process flags, defined below */
unsigned longptrace;
int lock_depth; /* Lock depth */
int prio, static_prio;
structlist_headrun_list;
prio_array_t *array;
unsigned long sleep_avg;
long interactive_credit;
unsigned long longtimestamp;
int activated;
unsigned long policy;
cpumask_t cpus_allowed;
unsigned int time_slice, first_time_slice;
structlist_headtasks;
/*
* ptrace_list/ptrace_children formsthe list of my children
* that were stolen by a ptracer.
*/
structlist_head ptrace_children;
structlist_head ptrace_list;
structmm_struct *mm, *active_mm;
};
<2>、核心結構task_struct中的state
進程的狀態仍然用 state 表示
#define TASK_RUNNING 0
#define TASK_INTERRUPTIBLE 1
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2
#define TASK_STOPPED 4
#define TASK_ZOMBIE 8
#define TASK_DEAD 16
2.6新增加了兩種狀態：TRACED、DEAD。
新增加的TASK_DEAD指的是已經退出且不需要父進程來回收的進程。TASK_TRACED供調試使用。
原有的幾個state：
TASK_ZOMBIE一個已經終止的但仍保留有任務的進程（已經死了，戶口未注銷）。
TASK_RUNNING就緒態（准確的說你應該是task_runable）
TASK_INTERRUPTIBLE、TASK_UNINTERRUPTIBLE不同深度的睡眠態
TASK_STOPPED描述一個已經停止的進程，當進程收到一個特殊信號或被時候ptrace系統調用的進程監控，並將監控權交給監控進程。Linux2.4版，內核在創建進程是，為每個進程配兩個連續的物理頁面（8KB）它的頂端（低位址部分）用來存儲進程的task_struct結構（約1KB），剩下的約7KB就是進程的系統空間堆棧，內核可以通過棧寄存器指針ESP快速地方位該進程。
<3>thread_info
在linux2.6中。這兩個頁面頂端存放的不再是進程的整個task_struct結構，而是task_struct中的thread_info，task_struct的大部分資訊保存在棧外，通過的task指針可以方便地訪問到。
thread_info是描述一個描述任務的重要結構體，下面將看到thread_info的數據結構定義（/include/asm-386/thread_.h）
struct thread_info {
struct task_struct *task; /* main task structure */
struct exec_domain *exec_domain; /* execution domain */
unsigned long flags; /* low level flags */
unsigned long status; /* thread-synchronous flags */
__u32 cpu; /* current CPU */
__s32 preempt_count; /* 0 => preemptable, <0 => BUG */
mm_segment_t addr_limit; /* thread address space:
0-0xBFFFFFFF for user-thead
0-0xFFFFFFFF for kernel-thread
*/
struct restart_block restart_block;
unsigned long previous_esp; /* ESP of the previous stack in case
of nested (IRQ) stacks
*/
__u8 supervisor_stack[0];
};
一些主要的環境資訊如下：
task指針指向其對應的任務控制塊
preempt_count是用來表示內核能否被搶占的使能成員，如果它大於0.表示內核不能被搶占：如果等於0，則表示內核處於安全狀態（即沒有加鎖），可以搶占。
Flags裏面有一個TIF_NEED_RESCHED（調度標志）位，如果此標志位為1.則表示應該盡快啟動調度器。
8、調度步驟
Schedule()函數工作流程：
<1>、清理當前運行中的進程
<2>、選擇下一個要運行的進程
<3>、設置新進程的運行環境
<4>、進程上下文切換
From:CSDN
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