Linux内核进程管理子系统有什么第八十三回 —— 进程调度（10）

原创于 2025-12-04 09:17:32 发布 · 1.3k 阅读

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#Linux进程管理 #Linux内核

接前一篇文章：Linux内核进程管理子系统有什么第八十二回 —— 进程调度（9）

本文内容参考：

Linux内核进程管理专题报告_linux rseq-优快云博客

《趣谈Linux操作系统核心原理篇：第三部分进程管理》—— 刘超

《图解Linux内核基于6.x》 —— 姜亚华机械工业出版社

Linux内核分析（调度类和调度实体）-优快云博客

特此致谢！

上一回继续依次详解每一个调度类，讲解了rt调度类，本回讲解仅剩的一个也是最重要的一个调度类 —— fair_sched_class。

完全公平调度类

前文书已经给出了完全公平调度类fair_sched_class的定义，在kernel/sched/fair.c中，代码如下：

/*
 * All the scheduling class methods:
 */
DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
 
	.enqueue_task		= enqueue_task_fair,
	.dequeue_task		= dequeue_task_fair,
	.yield_task		= yield_task_fair,
	.yield_to_task		= yield_to_task_fair,
 
	.check_preempt_curr	= check_preempt_wakeup,
 
	.pick_next_task		= __pick_next_task_fair,
	.put_prev_task		= put_prev_task_fair,
	.set_next_task          = set_next_task_fair,
 
#ifdef CONFIG_SMP
	.balance		= balance_fair,
	.pick_task		= pick_task_fair,
	.select_task_rq		= select_task_rq_fair,
	.migrate_task_rq	= migrate_task_rq_fair,
 
	.rq_online		= rq_online_fair,
	.rq_offline		= rq_offline_fair,
 
	.task_dead		= task_dead_fair,
	.set_cpus_allowed	= set_cpus_allowed_common,
#endif
 
	.task_tick		= task_tick_fair,
	.task_fork		= task_fork_fair,
 
	.prio_changed		= prio_changed_fair,
	.switched_from		= switched_from_fair,
	.switched_to		= switched_to_fair,
 
	.get_rr_interval	= get_rr_interval_fair,
 
	.update_curr		= update_curr_fair,
 
#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
	.task_change_group	= task_change_group_fair,
#endif
 
#ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
	.uclamp_enabled		= 1,
#endif
};

完全公平调度类（fair_sched_class）也称CFS调度类，是最为常见、用得最多的调度类。它用于管理普通进程的调度，其调度方式又被称为完全公平调度（Completely Fair Scheduler，CFS），而这也是其名字的由来。

当然，所谓的完全公平是理论上的，所有的进程（任务）同时执行，每个进程占用等份的一小部分CPU时间。实际的硬件环境中，这种假设是不可能满足的，而且进程间由于优先级不同，本身就不应该平均分配，因此CFS引入了虚拟运行时间（virtual runtime）的概念。

虚拟运行时间是CFS挑选进程的标准，由实际时间结合进程优先级转换而来，由struct task_struct中的se.vruntime字段表示，vruntime小的进程优先执行。

这里要将一下完全公平调度算法及其原理：

首先，需要记录下进程（任务）的运行时间。CPU会提供一个时钟，过一段时间就触发一个时钟中断。就像日常的钟表或手表一样，每1秒滴答一下，在系统中这一次滴答叫一个Tick。CFS会为每一个进程安排一个虚拟运行时间vrumtime（上边提到的）。

如果一个任务在运行，随着时间的增长，也就是一个个tick的到来，进程的vrumtime将不断增大。没有得到执行的人物的vruntime不变。

显然，那些vruntime少的任务，受到了不公平的对待。那么就优先运行这样的任务，弥补其所受的不公正待遇。

这类比于把一筐鸡蛋平均放到N个篮子里边，先大概分一下，之后看着哪个篮子中的鸡蛋少，就多放点；哪个篮子中的鸡蛋多，就少放点或者干脆不放。如此经过多轮，虽然不能保证每个篮子中的鸡蛋数量绝对一致，但至少也差不多。

在此基础上，再结合优先级（以及权重）的概念。类比于还是N个蓝子，但这些篮子可不都一样大了，而是有大有小。这回鸡蛋就不能按照个数分配了，而是要按照比例来。大个的篮子中多放，小个的篮子中少放。这样一来，虽然大篮子里的鸡蛋比小篮子里的鸡蛋数量多很多，但也认为是公平的。应用到进程上来，优先级高的进程权重大，多分配运行时间；优先级低的进程权重小，少分配运行时间。

总结：