在Linux操作系统中，进程调度是由内核的调度器（scheduler）负责的。调度器的主要任务是决定哪个进程应该获得CPU时间，以及它们应该获得多长时间。Linux内核提供了多种调度算法，但最常用的是CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）。
CPU时间片（time slice）是一个非常重要的概念，它指的是一个进程在获得CPU时间后可以连续运行的最大时间长度。当一个进程的时间片用完时，如果它还没有完成任务，它会被放回就绪队列的末尾，等待下一次调度。这样，调度器可以确保所有进程都能公平地获得CPU时间。
以下是关于Linux进程调度和CPU时间片分配的一些关键点：
1. 时间片的概念
- 时间片：每个进程在获得CPU时间后可以连续运行的最大时间长度。
- 默认时间片：在CFS中，默认的时间片通常是10毫秒（ms），但这可以根据系统配置进行调整。
2. 调度策略
Linux内核支持多种调度策略，包括：
- SCHED_FIFO：先进先出调度，进程按照到达顺序获得CPU时间。
- SCHED_RR：轮转调度，进程按照到达顺序轮流获得CPU时间，每个进程有一个固定的时间片。
- SCHED_OTHER：默认调度策略，使用CFS算法。
3. CFS（完全公平调度器）
CFS是Linux内核中最常用的调度器，它通过虚拟运行时间（virtual runtime）来公平地分配CPU时间。
- 虚拟运行时间：每个进程都有一个虚拟运行时间，表示它已经使用的CPU时间加上等待时间。
- 红黑树：CFS使用红黑树来管理就绪队列中的进程，以便快速找到虚拟运行时间最小的进程。
4. 时间片的分配
- 初始时间片：当一个进程被调度器选中时，它会获得一个初始时间片。
- 时间片耗尽：当进程的时间片用完时，如果它还没有完成任务，它会被放回就绪队列的末尾。
- 优先级调整：进程的优先级会影响其时间片的分配。优先级高的进程可能会获得更长的时间片。
5. 调度器的决策
调度器会根据以下因素来决定哪个进程应该获得CPU时间：
- 优先级：高优先级的进程通常会获得更多的CPU时间。
- 等待时间：长时间等待的进程可能会获得更长的时间片。
- CPU亲和性：进程可以被绑定到特定的CPU核心上运行，这可以减少上下文切换的开销。
6. 调整时间片
可以通过以下方式调整时间片：
- 内核参数：可以通过修改内核参数来调整默认的时间片大小。
- cgroups：通过控制组（cgroups）可以限制进程的CPU使用率，从而间接影响时间片的分配。
示例
假设有两个进程P1和P2，它们的优先级相同，初始时间片都是10ms。当调度器选择P1运行时，P1会运行10ms。如果在这10ms内P1没有完成任务，它会被放回就绪队列的末尾。调度器会再次选择P1或P2运行，具体取决于它们的虚拟运行时间。
通过理解这些概念，可以更好地掌握Linux进程调度和CPU时间片分配的工作原理。