本文分為概述、歷史、el7.2代碼架構圖解三部分。
解決的問題：
a.Kernel調度發展過程；
b.以架構圖的方式，詳解el7.2具體調度實現、內核線程模型、調度時間片計算，以及探究整個Kernel實際運行過程。
1.概述
現代操作系統，通過虛擬化CPU及內存，來達到最大化硬件能力的目的
a.內存虛擬化：
每個task都有自己獨立的虛擬內存地址空間，然后映射到physical memory；實際內存總量是一定的，為了使多個程序同時、正常的運行起來，每個task虛擬內存都從0x0000開始，當程序被載入內存中時，才在物理內存管理表中，建立虛擬內存和物理內存的關系，task運行時實際是CPU在物理內存上進行指令運算、存取。
好比桌子上有一堆huge水果，但是你只有一個small籃子，為了讓每個huge水果被食用時，都是通過籃子裝載的，只有在食用時，才從桌子上把huge水果放到籃子的固定位置，提供給你食用。
b.CPU虛擬化：
每個task並不是一直獨占CPU，而是將CPU按照時鍾頻率進行划分，通常HZ為1000，每個獲取執行權限的task執行一個時序，而從在秒級層面看來，本時間段中，有多個task獲得執行，達到模擬並行的效果。
這個過程和現實中人做事情一樣，每一個固定時間段，精力集中在一件事上，但是一整天，咱並行做了很多任務。
CPU調度的難點在於必須使高、低優先級的task都得到執行，並且交互式task必須在50-150ms中得到執行。
2.歷史
a.0.01版
最初的調度系統中，只有一個處理隊列，並且循環不斷的從其中取出要執行的task。
在那個年代，最多能執行的task總數為NR_TASKS=32；並且從那時起就引入了執行task狀態RUNNING、INTERRUPTIBLE、UNINTERRUPTIBLE的概念；同時，提出了按照優先級和時間片來決定next exec task，這一schedule核心的思想，貫穿了整個Kernel的發展。
b.O(n) Scheduler in Version 2.4
簡單粗暴的將系統的一段時間划分給系統上所有task，以保證在這段時間（lifetime生命周期）內所有進程得到執行；
在這段時間末尾，有些task的timeslice未用完，則將其值的一半加到下一個時間段中
其顯著缺點是耗費太多時間在選擇要執行的task上，並且對real-time task支持不好
c.O(1) in early versionf of 2.6 kernel
由於其顯著的選擇goodness task速度及對real-time的支持，很快便取代了O(n) Scheduler
i.從全局進行priority規划，0-139共140個等級，數字越小，優先級越高；同時，對real-time和normal task的等級區間進行了規划，即0-99作為real-time task專用區間，100-139作為normal task區間；
ii.CPU搶占思想的提出，當有task進入TASK_RUNNING時，並根據其與當前task優先級大小（current——調度系統中指向當前執行進程的宏，非常重要），決定是否調用schedule()——調用此方法，會重新選擇執行task，以達到高優先級搶占低優先級task CPU的目的；
iii.根據task的交互程度動態調整task優先級；
iv.為real-time設計了靜態優先級。
設計：
i.為避免每次選擇執行task時，遍歷所有task，這里使用兩個數組來裝載task——active and expired array（list），從active array中取出task進行執行，task耗盡分配的時間后，放入expired array。
ii.將active及expired array按照140個優先級進行划分，這樣每個active或expired數組都是二維數組——含有140個元素，每個元素都是一個list；並且持有一個bitmap，用來標識140個list中，哪個list有task
經此設計，每次schedule()先查bitmap，從低位開始，從有task的list中取出task來執行，而優先級一致的task按序執行即可，從而實現了O(1)的調度速度。
iii.使用task's sleep time來標記交互式task，active array根據sleep time進行排序，這塊非常復雜，且容易異常情況態度，會導致各種各樣問題。
d.內核調度分支——The Staircase Scheduler
核心思想是在c的基礎上，高優先級task執行一次后，其優先級減1，並放入對應array中，等待下次執行。
e.Default Scheduler CFS——Completely Fair Scheduler For Normal Task
提出了根據不同類型task使用不同的調度策略的思想，real-time task使用“kernel-3.10.0-327.el7/linux-3.10.0-327.el7.centos.x86_64/kernel/sched/rt.c”進行調度，而normal task則使用fair.c進行調度；fair.c即是CFS的實現，針對的是normal task的調度，其思想是"根據one normal task's weight占total normal task weight總和百分比來決定CPU使用率，達到了理想的高度精確的多任務調度：
i.重新設計的優先級，引入nice的概念，范圍為[-20,19]，值越小，獲得CPU使用率越大；
ii.理想的按nice數值控制的CPU使用率，即nice每上升1，則少獲取10%CPU；為達到精確控制，設計了prio_to_weight數組（見下圖），只有兩個nice為0的進程為，每個進程CPU使用率占比都為1024/(1024+1024)；只有一個nice為0與1的進程是，nice為0進程CPU使用率為1024/(1024+820)=0.55，nice為1進程CPU使用率為0.45，兩者的CPU使用率相差10%，
iii.使用Red-Black Tree來存取task，每次調度時間復雜度為O(lgN)
iv.內核層面的優先級仍然為0-140，0-99為real-time task，100-139為normal task，向上兼容real-time task的調度，通過將nice值加上120（120=real-time task優先級個數100+nice值個數40的一半）得到priority，而priority減去120得到nice
v.同時引入按組調度的概念，整體CPU使用率按組進行划分（如只有GroupA與B時，GroupA與B各占50%使用率）
3.el7.2代碼圖解(入口為紅色五角星)
4.參考資料：
http://www.linuxjournal.com/magazine/real-time-linux-kernel-scheduler?page=0,0
start_kernel():https://danielmaker.github.io/blog/linux/start_kernel.html
http://blog.csdn.net/hlchou/article/details/7425416
http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/52067748系列
[個人博客Linux kernel部分調度]