身上

8.1硬件中断与软中断

中断：通常被定义成一个事件，该事件改变处理器执行的指令顺序。这样的事件与cpu芯片外部电路产生
的电信号相对应。

中断的产生：每个能够发出中断请求的硬件设备控制器都有一条称为IRQ的输出线（中断线）。所有的IRQ线都与一个中断控制器的输入引脚相连，中断控制器与cpu的intr引脚相连。

中断向量：每个中断由0-255之间的一个8位数来标识。称为中断向量。

中断描述符表：IDT是一个系统表，它与每一个中断或者异常向量相联系，每一个向量在表中有相应的中断处理程 序的入口地址。cpu的idtr寄存器执行IDT表的物理基地址。

中断的硬件处理：在内核被init进程初始化后，cpu运行在保护模式下。当执行一条指令后，sc和eip这对寄存器包 含了下一条将要执行的指令的逻辑地址。在执行这条指令之前，cpu控制单元会检查在运行前一条指令时是 否发生了一个中断。如果发生了，cpu控制单元处理中断。

每个进程都有两个栈：用户栈和内核栈。检查信号中断时在内核态即将进入用户态的时候，而不是任何时候都检查的。

8.1.1 硬件中断

硬中断是外部设备对cpu的中断。
可以用下面的流程来表示: 中断产生源 --> 中断向量表 (idt) --> 中断入口 ( 一般简单处理后调用相应的函数) --->do_IRQ--> 后续处理(软中断等工作)

段选择符和偏移量决定了中断处理函数的入口地址（中断入口），如下图。

8.1.2 软中断
软中断是软件实现的中断，也就是程序运行时其他程序对它的中断。软中断是利用硬件中断的概念，用软件方式进行模拟，实现宏观上的异步执行效果。

软中断通常是硬中断服务程序对内核的中断。软中断的工作过程模拟了硬中断过程，当某一个软中断事件发生后，首先需要设置对应的中断标记位，触发中断事务，然后唤醒守护进程去检查中断状态寄存器，如果查询软中断状态寄存器irq_stat发现某一个软中断事务发生，那么通过软中断向量表调用软中断服务程序action。

8.3调度算法

调度算法就是从就绪队列中选一个进程。一般来说他需要综合考虑以下因素：

8.3.1 调度策略

Linux即作为服务器使用，又作为桌面PC使用，同时还是是主要的嵌入式设备操作系统，以满足不同的调度需求。

服务器的典型调度需求：

xxxx
xxxx
xxxx

桌面系统的典型调度需求：

xxxx
xxxx
xxxx
嵌入工实时控制系统的典型调度需求：

xxxx
xxxx
xxxx

Linux支持三种基本的调度策略，以满足不同进程的调度需求。这相当于是按照进程的调度方式对进程进行分类。

三种具体的策略如下：

xxx
xxx
xxx

8.3.2 CFS调度算法

CFS即为完全公平调度算法，其基本原理基于权重的动态优先级调度算法。每个进程在启动时会根据其优先级计算“理论运行时间”（CPU的欠债），然后每次运行都统计其“实际支行时间”（CPU的还款），调度算法就是选两者差值最大者。调度器每次都选“CPU欠的最多的”那个进程。

先用一个极端简化的例子来说明其原理： 假定CPU的总运行时间为60分钟，每15分钟调度一次。

| 进程 | 权重 | 理论运行时间 | | ------ |:----- 😐 -----: | | A | 1 | 10 分钟 | | B | 2 | 20 分钟 | | C | 3 | 30 分钟 |

首次调度时，CPU欠C30分钟，最多，所以C被调度到执行了15分钟，相当于CPU还了C15分钟，就只欠C15分钟了；第二次调度时，就变成欠B最多了，20；B运行15分钟后，欠B5分钟，又变成欠C最多了；C再运行15分钟后，欠A最多了；然后A，然后B。调度结束。

其具体涉及相关代码主要有以下：

Linux传统优先级与权重的转换关系

理论运行时间的估算

实际运行时间(vruntime)的估算优化

计算结果的排序与存储（rbtree）