54、现代模块化CPU调度器工作原理及CFS调度算法解析

现代模块化CPU调度器工作原理及CFS调度算法解析

1. 运行队列与调度类概述

运行队列在概念图中可能看上去像数组，但实际的数据结构取决于调度类。不同调度类会使用不同的数据结构来实现运行队列，例如实时类可能使用链表数组，公平调度类（CFS）使用红黑树（rb-tree）等。

2. 调度类示例分析

为了更好地理解调度类模型，我们假设有一个对称多处理器（SMP）或多核系统，其中有100个线程（包括用户空间和内核空间）。这些可运行的线程分属不同的调度类：
- 一个停止调度（SS）类线程S1
- 两个截止时间（DL）类线程D1和D2
- 两个实时（RT）类线程RT1和RT2
- 三个完全公平调度（CFS）类线程F1、F2和F3
- 一个空闲类线程I1

假设最初线程F2在一个处理器核心上执行代码，之后内核想要进行上下文切换。内核代码最终会进入核心调度代码 kernel/sched/core.c:void schedule(void) 。 schedule() 调用 pick_next_task() ，该函数会遍历调度类链表，询问每个调度类是否有可运行的候选线程。其概念上的代码路径如下：
1. 核心调度代码 __schedule() 询问：“嘿，SS（停止调度类），你有想运行的线程吗？”
2. SS类代码遍历其运行队列，找到可运行线程S1，回复：“是的，有，是线程S1。”
3. 核心调度代码 __schedule() ：“好的，那就切换到S1。