【基于Linux的用户公平分享调度】
在Linux操作系统中，进程调度是其核心功能之一，它决定了CPU资源如何在多个进程中有效地分配，以保证系统的高效运行。调度算法的设计必须平衡多个目标，如公平性、效率、响应时间和周转时间。Linux现有的调度机制主要关注进程层面的公平分享，但有时这可能导致从用户视角来看的不平等。本文提出了一种基于用户uid的公平分享调度机制，旨在解决这个问题。
传统的Linux调度策略通常将各种因素，如进程的优先级，综合到一起，通过优先权来决定进程的调度。然而，这种做法可能忽视了不同用户之间的公平性。例如，如果用户A运行8个进程，而用户B只运行2个，按照传统的调度，A将获得大部分CPU时间，这对B来说可能是不公平的。
基于uid的公平分享调度机制旨在改变这一状况，它认为CPU时间的分配应当基于用户，而非单个进程。在这种机制下，系统会先平均分配CPU时间给各个用户，然后再由每个用户内部进行进程间的调度。这样，即使用户A运行更多的进程，他与用户B也将获得相等的CPU时间份额，从而确保用户间的公平。
实现这一调度策略时，需要在兼顾公平的同时，避免过度复杂化导致的效率损失。例如，过于精细的时间片管理会增加进程切换的开销，对实时进程的处理也需保持一定的优先级。此外，超级用户的进程不应受公平算法影响，以确保其应有的系统访问权限。
在内核中，每个进程的task_struct结构包含了一个指向用户信息的指针user_struct，其中记录了用户的相关数据，如用户计数、进程数、打开文件数以及用户ID等。为了支持基于uid的公平调度，我们需要扩展user_struct结构，添加新的字段，如双向链表指针u_next和u_prev，用于链接所有用户形成链表，便于遍历；以及cpu_ticks字段，用于追踪每个用户实际使用的CPU时间。
通过这些改动，调度器可以快速遍历所有用户，并根据每个用户已使用的CPU时间来调整其后续的CPU时间分配，从而实现用户层面的公平。这种方法在确保系统整体性能的同时，提高了用户间的资源分配公正性。
基于Linux的用户公平分享调度是一种改进的调度策略，它从用户的角度出发，通过uid作为调度依据，确保每个用户都能公平地使用CPU资源。这种机制不仅考虑了进程的公平，还兼顾了用户的需求，为多用户环境下的系统性能和用户体验提供了更好的保障。
