linux进程调度相关头文件sched.h介绍与使用指南

在这篇文章中，我们将详细介绍一下 sched.h 这个文件的内容和作用。

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1. sched.h 的位置与背景

• 所在位置：通常在 <sched.h>（用户态 C 标准库头文件）和 Linux 内核源码中的 include/linux/sched.h。
• 用途：
  • 用户态：由 POSIX 定义，提供与 进程调度 相关的 API（如进程的优先级、调度策略等）。
  • 内核态：在 Linux 内核中，include/linux/sched.h 是进程调度和任务管理的核心头文件之一，定义了 task_struct、调度策略、调度类、调度相关宏与内联函数等。

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2. 用户态 <sched.h>（POSIX 标准）

用户态版本的 <sched.h> 主要定义了：

2.1 常量（调度策略）

#define SCHED_OTHER  0  // 普通分时调度
#define SCHED_FIFO   1  // 先入先出实时调度
#define SCHED_RR     2  // 时间片轮转实时调度
#define SCHED_BATCH  3  // 批处理作业
#define SCHED_IDLE   5  // 空闲任务
#define SCHED_DEADLINE 6 // 最早截止时间优先

2.2 数据结构

struct sched_param {int sched_priority;  // 实时优先级
};

2.3 函数原型（POSIX API）

int sched_setscheduler(pid_t pid, int policy, const struct sched_param *param);
int sched_getscheduler(pid_t pid);
int sched_getparam(pid_t pid, struct sched_param *param);
int sched_setparam(pid_t pid, const struct sched_param *param);
int sched_yield(void);
int sched_get_priority_max(int policy);
int sched_get_priority_min(int policy);
int sched_rr_get_interval(pid_t pid, struct timespec *tp);

主要作用：

• 控制或获取进程的调度策略 / 优先级。
• 主动让出 CPU（sched_yield）。
• 获取不同调度策略的优先级范围。

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3. 内核态 include/linux/sched.h

在内核中，sched.h 体积庞大、非常重要，它是 进程管理系统的核心头文件。

3.1 核心内容

1. struct task_struct

   • 内核中表示进程（任务）的数据结构，包含了进程的所有信息：
     • 进程 ID、父进程/子进程链表
     • 调度策略、优先级、权重
     • CPU 运行时信息
     • 内存管理（mm_struct）
     • 文件系统信息
     • 信号处理
     • 定时器信息
   • 结构体在 Linux 新版本中可能被拆分成多个头文件（如 sched/task.h）。

2. 调度策略与优先级定义
   与用户态类似，但带有更多内核扩展（如实时调度类、Deadline 调度类）。

3. 调度类定义 (struct sched_class)

   • 抽象接口，用于实现不同的调度算法（CFS、RT、Deadline、Idle 任务）。
   • 每个调度类有自己的操作方法（enqueue_task, pick_next_task, check_preempt_curr 等）。

4. 调度相关宏

   • 优先级范围：MAX_RT_PRIO, DEFAULT_PRIO
   • 时间片定义：RR_TIMESLICE

5. 内联函数与辅助工具

   • 判断进程状态：task_is_stopped(), task_is_traced()
   • 获取当前任务：current

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4. 两者差别总结

方面	用户态 <sched.h>	内核态 include/linux/sched.h
属于	C 库 / POSIX 标准	Linux 内核源码
用途	提供进程调度 API 给用户程序调用	内核调度器与进程管理的核心定义
主要内容	调度策略常量、struct sched_param、sched_* 函数原型	task_struct、调度类、调度宏和内核调度器接口
可访问性	普通进程可直接 #include <sched.h>	仅能在内核代码中使用

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5. 常见使用示例（用户态）

#include <stdio.h>
#include <sched.h>
#include <unistd.h>int main() {struct sched_param param;param.sched_priority = 10;if (sched_setscheduler(0, SCHED_RR, &param) == -1) {perror("sched_setscheduler");return 1;}printf("Scheduler set to Round Robin with priority %d\n", param.sched_priority);return 0;
}

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✅ 总结

• <sched.h> 在 用户态 是 POSIX 标准的一部分，给程序提供进程调度 API；
• 在 Linux 内核 中是有关调度与进程管理的核心头文件，定义了 task_struct 等内核级关键结构。
• 用户态调用 sched_* 函数会通过系统调用进入内核，最终在内核的调度器中生效。