调度类

不同的进程采用不同的调度策略，目前Linux内核中默认实现了4种调度策略，分别是deadline、realtime、CFS 和 idle，它们分别使用struct sched_class来定义调度类。
调度类描述调度策略
dl_sched_class deadline调度器 SCHED_DEADLINE
rt_sched_class 实时调度器 SCHED_FIFO、SCHED_RR
fair_sched_class 完全公平调度器 SCHED_NORMAL、SCHED_BATCH
idle_sched_class idle task SCHED_IDLE

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激活进程调度(Scheduler Core）层： 可以用两种方式激活调度，一种是直接的主调度器，比如进程打算睡眠或者其他原因放弃CPU；另外一种是通过周期性调度器，以固定的频率运行，不时检测是否有必要进行进程切换

PS：
3.与fork的交互

除了以上两种场景，即周期性调度器以及主调度器之外，fork创建出新进程的时候也会出现与调度器类的交互，其入口函数是sched_fork：

// kernel/sched/core.c
int sched_fork(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
{ 
    if (p->sched_class->task_fork)
        p->sched_class->task_fork(p);
}

sched_fork函数中会调用到对应调度器类的task_fork成员函数来处理，下面讲到CFS调度器的时候再详细分析对应的函数。

上下文切换： 当进程A切换到进程B的时候，如何能正常切换回去，需要保存当时的现场，包含用户空间的页表、用户空间的栈和硬件上下文信息

struct sched_class {
 const struct sched_class *next;//指向下一个调度类，按照优先级
 void (*enqueue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);//向该调度类的runqueue(就绪队列)中添加进程
 void (*dequeue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);//向该调度类的runqueue(就绪队列)中删除进程
  void (*check_preempt_curr)(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);//当一个进程被唤醒或者创建的时候，需要检查当前进程是否可以抢占当前cpu上正在运行的进程，如果可以抢占需要标记TIF_NEED_RESCHED flag。

      //从runqueue中选择一个最适合运行的task
 struct task_struct * (*pick_next_task)(struct rq *rq,
                                       struct task_struct *prev,
                                        struct rq_flags *rf);

优先级

Linux 进程分为 3 种类型 , " 限期进程 " , " 实时进程 " , " 普通进程 " ; 从 " 进程优先级 " 角度对比 , 优先级从高到低分别是 : 限期进程 > 实时进程 > 普通进程 ;

在 linux-5.6.18\include\linux\sched.h 头文件中 task_struct " 进程描述符 " 结构体中定义了进程优先级字段如下 :

	int				prio; 				 // 调度优先级
	int				static_prio; 		 // 静态优先级
	int				normal_prio; 		 // 正常优先级
	unsigned int			rt_priority; // 实时优先级

这里参考其他博客，具体见这篇优先级的描述，下图是总结：
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就绪队列

系统中每个CPU都会有一个全局的就绪队列（cpu runqueue），使用struct rq结构体描述，它是per-cpu类型，即每个cpu上都会有一个struct rq结构体。每一个调度类也有属于自己管理的就绪队列。例如，struct cfs_rq是CFS调度类的就绪队列，管理就绪态的struct sched_entity调度实体，后续通过pick_next_task接口从就绪队列中选择最适合运行的调度实体（虚拟时间最小的调度实体）。struct rt_rq是实时调度器就绪队列。struct dl_rq是Deadline调度器就绪队列。

struct rq {
    struct cfs_rq cfs;
	struct rt_rq rt;
	struct dl_rq dl;
};
 
struct rb_root_cached {
	struct rb_root rb_root;//红黑树的根节点
	struct rb_node *rb_leftmost;//红黑树的最左边节点
};
 
struct cfs_rq {
	struct load_weight load;//就绪队列管理的所有调度实体权重之和
	unsigned int nr_running;//调度实体的个数
	u64 min_vruntime;//就绪队列上的最小虚拟时间
	struct rb_root_cached tasks_timeline;//就绪队列红黑树的信息
};

调度实体

Linux通过struct task_struct结构体描述每一个进程。但是调度类管理和调度的单位是调度实体，并不是task_struct。我们在struct task_struct结构体中可以找到以下不同调度类的调度实体。

struct task_struct {
    struct sched_entity		se;
	struct sched_rt_entity		rt;
	struct sched_dl_entity		dl;
    /* ... */
} 
struct sched_entity {
	struct load_weight		load;//权重信息
	struct rb_node		run_node;//就绪队列红黑树上的挂载点
	unsigned int		on_rq;//调度实体se加入就绪队列后，on_rq标志置为1，从就绪队列删除,on_rq置为0
	u64			sum_exec_runtime;//调度实体已经运行的实际时间总和
	u64			vruntime;//调度实体已经运行的虚拟时间总和
};

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CFS调度器

CFS给每个进程安排一个虚拟运行时间vruntime，正在运行的进程vruntime随tick不断增大，没有运行的进程vruntime不变，vruntime小的会被优先运行
对于不同优先级的进程，换算vruntime时优先级高的算少，优先级低的算多，这样优先级高的进程实际运行时间就变多了
调度队列使用红黑树，红黑树的节点是调度实体

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