4. 周期性调度器（Periodic Scheduler）：基于Tick的调度决策

周期性调度器是Linux内核实现时间共享与抢占决策的核心引擎。它由时钟中断（Timer Tick）驱动，在每个调度周期（通常为1ms或4ms）触发一次，负责检查当前进程的时间片是否耗尽，并决定是否需要重新调度。本章深入剖析scheduler_tick()函数的入口逻辑与进程时间片递减机制。

4.1 基于Tick的调度决策模型

在CFS（完全公平调度器）中，Tick不再是固定时间片，而是触发vruntime更新与调度点检查的脉冲信号。其核心决策流程如下：

4.2 scheduler_tick() 函数入口

scheduler_tick()是周期性调度器的核心入口函数，定义在kernel/sched/core.c中。它由时钟中断处理程序timer_interrupt() → update_process_times() → scheduler_tick() 路径调用。

// kernel/sched/core.c (简化示意)
void scheduler_tick(void)
{
    int cpu = smp_processor_id();
    struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
    struct task_struct *curr = rq->curr;

    // 1. 更新当前CPU的运行队列统计
    update_rq_clock(rq);

    // 2. 调用调度类的task_tick方法
    curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);

    // 3. 检查是否需要触发负载均衡
    trigger_load_balance(rq);

    // 4. 更新CPU的全局时间统计
    update_cpu_load_active(rq);
}

4.3 进程时间片递减逻辑

对于CFS调度类，task_tick回调指向task_tick_fair()。该函数实现时间片递减的核心逻辑：

// kernel/sched/fair.c (简化示意)
static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
{
    struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
    struct sched_entity *se = &curr->se;

    // 1. 更新当前调度实体的vruntime
    update_curr(cfs_rq);

    // 2. 检查是否应该抢占
    if (cfs_rq->nr_running > 1)
        check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
}

update_curr()函数完成vruntime的增量计算：

static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
{
    struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
    u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
    u64 delta_exec;

    // 计算自上次更新以来的实际执行时间
    delta_exec = now - curr->exec_start;
    curr->exec_start = now;

    // 更新sum_exec_runtime
    curr->sum_exec_runtime += delta_exec;

    // 更新vruntime：delta_exec * (NICE_0_LOAD / se->load.weight)
    curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, &curr->load);

    // 更新cfs_rq的min_vruntime
    update_min_vruntime(cfs_rq);
}

4.4 时间片递减与抢占检查

check_preempt_tick()函数负责判断当前进程是否应该被抢占：

4.5 时间片递减的关键参数

周期性调度器的时间片行为受以下内核参数控制：

4.6 周期性调度器的完整调用链

从时钟中断到调度决策的完整路径如下：

1. 硬件时钟中断 → CPU进入中断处理程序
2. timer_interrupt() → 调用do_timer()更新全局jiffies
3. update_process_times() → 调用scheduler_tick()
4. scheduler_tick() → 调用task_tick_fair()
5. task_tick_fair() → 调用update_curr()更新vruntime
6. check_preempt_tick() → 判断是否设置TIF_NEED_RESCHED
7. 中断返回 → 检查TIF_NEED_RESCHED，触发schedule()

4.7 总结与关键要点