上一节，我们讲了主动调度，就是进程运行到一半，因为等待 I/O 等操作而主动让出 CPU，然后就进入了我们的“进程调度第一定律”。所有进程的调用最终都会走 __schedule 函数。那这个定律在这一节还是要继续起作用。
抢占式调度上一节我们讲的主动调度是第一种方式，第二种方式，就是抢占式调度。什么情况下会发生抢占呢？
最常见的现象就是一个进程执行时间太长了，是时候切换到另一个进程了。那怎么衡量一个进程的运行时间呢？在计算机里面有一个时钟，会过一段时间触发一次时钟中断，通知操作系统，时间又过去一个时钟周期，这是个很好的方式，可以查看是否是需要抢占的时间点。
时钟中断处理函数会调用 scheduler_tick()，它的代码如下：
void scheduler_tick(void)
{
  int cpu = smp_processor_id();
  struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
  struct task_struct *curr = rq->curr;
......
  curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);
  cpu_load_update_active(rq);
  calc_global_load_tick(rq);
......
}
这个函数先取出当前 CPU 的运行队列，然后得到这个队列上当前正在运行中的进程的 task_struct，然后调用这个 task_struct 的调度类的 task_tick 函数，顾名思义这个函数就是来处理时钟事件的。
如果当前运行的进程是普通进程，调度类为 fair_sched_class，调用的处理时钟的函数为 task_tick_fair。我们来看一下它的实现。
static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
{
  struct cfs_rq *cfs_rq;
  struct sched_entity *se = &curr->se;
  for_each_sched_entity(se) {
    cfs_rq = cfs_rq_of(se);
    entity_tick(cfs_rq, se, queued);
  }
......
}

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解释
总结

抢占式调度是操作系统中重要的调度机制，本文深入介绍了其发生时机和实现原理。首先，文章详细解释了抢占的时机，包括用户态和内核态的抢占时机，以及时钟中断处理函数scheduler_tick()的实现和抢占式调度的触发条件。其次，强调了抢占动作只是标记当前进程应该被抢占，真正的抢占动作需要等待进程有机会调用__schedule。整体而言，本文为读者提供了清晰的概览，使他们能快速了解抢占式调度的实现原理和时机。文章内容深入浅出，适合技术人员学习和参考。

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全部留言(45)

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garlic
linux内核依靠硬件定时电路特定时钟频率，tick rate，触发时钟中断，通过中断处理，实现系统时间更新，定时器设置，延时处理，学习笔记 https://garlicspace.com/2019/08/04/linux如何管理和度量时间/
作者回复: 赞，很牛
2019-08-05

29
兴文
如果用户进程一直在用户态执行，没有发生系统调用和中断，就不会触发scheduler操作，那这个进程是不是一直占有CPU啊？
作者回复: tick会中断他的
2019-05-30
3
25
多选参数
针对大部分留言说假如没有系统调用等，那岂不是会死循环这类问题。简单来说就是如果发生了中断，那么当前进程肯定会陷入内核态。所以可能会有标记步骤和真正的抢占步骤。详细点来说，当一个进程正在 CPU 上运行，如果发生时钟中断，那么需要去处理这个时钟中断，也就是会调用相应的中断处理函数，而相应的中断处理函数需要在内核态下执行，所以当前进程会陷入内核态，然后保存用户态的情况，然后判断是否需要进行标记。然后中断函数处理完之后，会返回用户态，这个时候又会发生抢占。
作者回复: 对的
2020-05-25
8
22
卫江
老师，想问一下，中断处理程序到底是由谁调用的，而且一切函数调用肯定需要栈，那中断在哪个栈上面执行，如果在一个单核的计算机上面，有一个进程处于用户态死循环，没有调用系统调用，如果这个时候发生了时间中断，内核是怎么处理的，怎么打断当前的进程，从而可能影响调度？
作者回复: 后面有专门的节讲中断，到时候回来看，就对上了。中断的处理是在内核里面的，用不到进程的用户栈。当cpu收到中断的时候，就会停止当然指令的运行，去调用内核中的中断处理函数。应用再怎么死循环，内核里面说把他拿下来，不就拿下来了吗。
2019-07-01
3
19
zhouzg
看《计算器是怎样跑起来的》书中有Z80的电路图，里面有介绍时钟发生器，它会把电流信号切割成单位，这样就可以度量和管理时钟了吧？
作者回复: 牛
2019-06-20

12
焰火
进程调度第一定律总结的太棒了。另外有个问题想问下老师：我把整个调度系统想成一个进程，这个调度进程来实现task调度？如果是这样的，Linux如果跑在单CPU上，多进程是怎么调度的呢？
作者回复: 不能把调度系统想象成一个进程，他是管家，不是干活的。不存在他和别人一起竞争的事情，他想把谁从cpu上拿下来，就能拿下来，他只要一改指令指针寄存器，就能拿下来
2019-05-07
3
9
二星球
老师您好，我喜欢边调试边阅读代码，代码是死的但是跑起来是活的变的，linux内核代码有没有好的调试方式，或者添加打印日志的方式；另外时钟中断是怎么触发的呢，我记得cpu里面没有时钟这个物理设备的，应该有类似单片机晶振这个东西去无限循环执行指令的，这个也不会有时钟中断呀
作者回复: 有的，看后面实践环节
2019-05-06

5
蹦哒
“进程调度第一定律”，以及在内核中进程和线程统一用task_struct表示，让我想起了一个设计模式：组合模式（Composite Design Pattern）
作者回复: 融会贯通
2020-06-14

4
liu-dan
看了好几遍，感觉慢慢能串联起来，虽然不如经典的kernel书籍严谨和全面，但是更容易理解，讲的确实很不错，很受用，感谢老师！
作者回复: 一句更容易理解胜过千言万语，谢谢
2020-06-07

2
wwj
物理内存统一管理本身也是程序他的内存如何管理
作者回复: 物理内存的管理程序也是程序，也分代码部分和数据部分，代码部分当然在内核代码段里面了，系统启动的时候就加载了。数据部分大部分分配在直接映射区，也会分配页表，页表在哪里呢？页表的根在代码段的那个区域里面。
2019-05-15

1

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