Linux 進程調度是操作系統中一個至關重要的部分，負責決定哪個進程可以獲得 CPU 的執行時間。其目標是公平地分配 CPU 資源，同時保證系統的響應性和吞吐量。Linux 內核提供了多種調度策略，其中最常見的是 CFS（Completely Fair Scheduler）和實時調度器。以下是對 Linux 進程調度算法原理的詳細介紹：
原理：按照進程到達就緒隊列的先后順序選擇可以占用處理器的進程。先到達就緒隊列的進程將首先獲得 CPU 執行權，直到該進程執行完畢或者發生阻塞才會切換到下一個進程。
優點：實現簡單，基本公平。 缺點：后來的進程等待 CPU 的時間較長。
原理：對預計執行時間短的進程優先分派處理機。從就緒隊列中選出一個估計運行時間最短的進程，將處理機分配給它，使它立即執行并一直執行到完成，或發生某事件而被阻塞放棄處理機時再重新調度。
優點：比 FCFS 改善平均周轉時間和平均帶權周轉時間，縮短作業的等待時間；提高系統的吞吐量。 缺點：對長作業非常不利，長作業的周轉時間會明顯增長；未能依據作業的緊迫程度來劃分執行的優先級；難以準確估計作業的執行時間。
原理：讓每個進程在就緒隊列中的等待時間與享受服務的時間成正比例。系統把所有就緒進程按先來先服務的原則排成一個隊列，每次調度時將 CPU 分派給隊首進程，讓其執行一個時間片。時間片的大小通常為 10~100ms。當進程用完分給它的時間片后，系統的計時器發出時鐘中斷，調度程序便停止該進程的運行，把它放入就緒隊列的末尾；然后，把 CPU 分給就緒隊列的隊首進程，同樣也讓它運行一個時間片，如此往復。
優點：實現簡單，能夠提供較好的響應性能。 缺點：可能導致長作業得不到及時執行。
原理：設置多個就緒隊列，并為各個隊列賦予不同的優先級。新進程進入內存后，首先將它放入第一隊列的末尾，按 FCFS 原則排隊等待調度。若按隊列一個時間片未能執行完，則降低投入到隊列 2 的末尾，同樣按 FCFS 原則等待調度執行；如此下去，降低到最后的隊列，則按時間片輪轉的方式運行。僅當較高優先級的隊列為空，才調度較低優先級的隊列中的進程執行。
優點：不必事先知道各種進程所需的執行時間，而且還可以滿足各種類型進程的需要；動態調節，適應性強。
原理：通過跟蹤每個進程的虛擬運行時間（vruntime），并根據這個值來決定下一個要執行的進程。vruntime 越小，進程優先級越高。CFS 使用紅黑樹等數據結構來組織進程隊列，使得每個進程都能在一段時間內獲取相等的 CPU 時間。
優點：具有良好的負載均衡性和響應速度；能夠適應動態變化的工作負載。 缺點：在某些特定的實時任務場景下可能無法滿足性能需求。
原理：專門針對實時任務設計的調度器，在一些對響應速度有極高要求的應用場景下有著重要的作用。Linux 內核中包括了多種實時調度器，如 SCHED_FIFO、SCHED_RR 等。這些調度器將特定任務的響應時間設置為最高的優先級，以確保實時任務能夠及時獲得 CPU 的執行時間。
優點：確保實時任務能夠及時獲得 CPU 的執行時間。 缺點：可能會犧牲部分系統的公平性和負載均衡性。
總之，Linux 進程調度算法通過多種策略和機制，實現了對系統資源的有效分配和管理，旨在提供公平性、響應性和吞吐量。不同的調度算法在不同的應用場景中具有各自的優勢和適用性。
