《Linux完全公平调度(CFS)深度解剖（安卓流畅度核心）》

一、基本概念

1.1 算法定位

完全公平调度（Completely Fair Scheduler，CFS）是Linux内核中用于进程调度的核心算法，其核心目标是实现所有进程公平分享CPU资源。以下是其核心机制和技术细节：

1.2 设计目标

完全公平调度（CFS） 是Linux内核（2.6.23+）默认的进程调度算法，旨在实现以下目标：

• 公平性：所有可运行进程公平共享CPU时间

• 低延迟：快速响应交互式任务

• 高效性：避免传统时间片轮转的O(n)复杂度

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二、基本原理

2.1 公平性实现

1. 公平性设计 CFS通过虚拟运行时间（vruntime）实现公平性，每个进程的vruntime计算方式为： vruntime = 实际运行时间 × 1024 / 进程权重

   • 进程权重：由进程的nice值决定，nice值越小（优先级越高），权重越大（prio_to_weight数组转换）

   • 实际运行时间：进程实际占用CPU的时间，由调度周期和权重比例分配

2. 红黑树调度队列 CFS使用红黑树（自平衡二叉搜索树）存储可运行进程，以vruntime为键值，每次选择最左侧节点（vruntime最小的进程）运行，时间复杂度为O(log n)

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三、核心机制

3.1 时间管理策略

1. 调度周期与粒度

   • 调度周期：默认20ms，保证所有进程至少运行一次

   • 最小调度粒度：默认4ms，防止频繁切换进程

   • 动态调整：当进程过多时，调度周期调整为最小粒度 × 进程数，确保每个进程至少运行最小粒度时间

2. 优先级与权重映射

   • nice值范围：-20（最高优先级）到19（最低优先级）

   • 权重表&#