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【linux温故】CFS调度

news 文章来源：https://blog.csdn.net/helixiao/article/details/136075515 2024/9/22 9:55:37

写在前面

网上关于CFS 调度器的文章多如牛毛，没必要自己写。很多文章写的都非常好。

很多文章里，关键的技术点，都是一样的，只是各个文章说法不一样。

掌握了核心的，关键的，其他的，如果工作中需要的，可以详细了解。

这篇文章只是讲解一些 CFS的基础概念。“术” 的内容可以参考其他大佬的文章。

CFS 的基础概念其实就四个：

调度类
权重
虚拟运行时间
红黑树

关于红黑树的内容可以参考之前的《【linux温故】红黑树》文章。这里就不说了。

简介

Linux 在 2.6.24 之后，使用了新的调度程序 CFS。CFS即Completely Fair Scheduler，顾名思义，完全公平调度器。
在这里插入图片描述
很容易理解。

所有非实时可运行进程都以 虚拟运行时间 为键值用一棵红黑树进行维护，以完成更公平高效地调度所有任务。CFS 弃用 active/expired 数组和动态计算优先级，不再跟踪任务的睡眠时间和区别是否交互任务，而是在调度中采用基于时间计算键值的红黑树来选取下一个任务，根据所有任务占用 CPU 时间的状态来确定调度任务优先级。

关于调度

首先要明白，CFS 调度，只是调度的一种。 CFS 调度针对的只是 普通进程。普通进程也有优先级啊，对，CFS 里面也有权重（weight），权重越大的，当然得到的CPU 时间更多了，但是，这样不是和你说的 “完全” 公平概念不是不一样了吗？这玩意儿，妙就秒在这里，后面说。

首先，一个重要的基础概念是：“调度类”，这块摘抄一下吧：
在这里插入图片描述
也就是说，系统里面有很多调度类，有的调度类是给实时进程用来做调度的，有的是给普通进程做调度的。

每个进程在创建的时候，就会给他指定一种调度类，每一种调度类的优先级不一样，高优先级的调度类里面的进程，优先执行。

在这里插入图片描述

上面截图中解释了各个调度器。以及 linux 在选择下一个 task 的时候，是如何遍历调度器获取到的。

所以，最重要的一点是，，CFS 只是系统中的一种调度类而已，用来调度普通进程的。

CFS 权重

这是第二个重点的概念——权重。

这其实也是一个辅助概念，也是为最后虚拟运行时间（virtual runtime）准备的。
在这里插入图片描述
简单说，就是一个进程在创建的时候，会有个 nice 值，表示这个进程的“谦让”程度（-20 ~ 19），越大，表示越谦让。进程的权重，其实就是以 nice 为下标的数组中的对应项。

虚拟运行时间（virtual runtime）

最后，这个虚拟运行时间才是我们最重要的概念。CFS 就是根据这个来选取下一个 task 的，每次从红黑树里面取 virtual runtime 最小的那一个对应的 task。（也就是红黑树的最左边的左节点的元素）。还是看下摘录的内容吧：
在这里插入图片描述

这里写的有点绕，其实虚拟运行时间的概念，很简单。

CFS 只是尽量保证每个进程的虚拟运行时间是相同的。之所以说是 “虚拟” ，是因为这个不是实际的运行时间。举个例子：
比如A进程从创建到目前，一共运行了 3600ms，如果A进程的nice 值是 0，对应的 weight 就是 1024，那它的虚拟运行时间：3600* 1024/1024 = 3600ms ，就是实际运行的时间。但是如果B进程来了，他的运行时间也是 3600ms, 但是他的nice 值是 -10，weight = 9548，那它的虚拟运行时间是：3600 * 1024 / 9548 = 386ms！

也就是说，从 CFS 调度器看来，B 这个进程目前只运行了 386ms，然后他说，我应该给运行时间少的B多分配些时间运行！A就说了，你放屁，他和我一样运行了 3600ms 呢，你不是说公平吗？为啥偏爱他？CFS 说，你说的 3600ms 是 实际运行时间 我不看这个的，我所谓的公平，是指我保证所有的进程的 虚拟运行时间 是一样的。A：…(一万个草泥马浮现在脑海中)…

A 的nice 值（谦让值）太高导致的，这才是原罪。

从 CFS 的角度看，每个人的时钟速度是不一样的，有个进程的时钟走的块，有的时钟走的慢。走的块的就是那种低优先级的，走的块的，就是那种高优先级的进程。

CFS，“完全公平”调度，这句话本身就是有歧义的，它实际上，非常不公平。本质上，谁的优先级高，它就还是偏爱谁。

CFS 之所以这么做，其实是有他的考虑的：就是能高优服务于交互式进程。提升用户交互的体验。
在这里插入图片描述

这么一想来，CFS 确实挺妙的。

源码分析

这里就不分析了，可以参考下这篇：
https://www.cnblogs.com/TreeDream/p/8085133.html

参考

上面的内容，基本都是参考别人的文章：
http://www.wowotech.net/process_management/447.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/372441187
https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/52067748

写在前面

简介

关于调度

CFS 权重

虚拟运行时间 （virtual runtime）

源码分析

参考

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虚拟运行时间（virtual runtime）