cfs调度的抢占

最新推荐文章于 2024-06-18 10:42:58 发布
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本文解析了Linux内核中CFS调度器的特性，探讨了不同policy之间的抢占规则，如sched_normalpolicy和sched_idlepolicy，以及唤醒任务的处理方式。重点介绍了check_preempt_wakeup和place_entity等关键函数在抢占决策中的作用。

结论分析

  1. 不能的policy之间是可以抢占的，比如sched_normal policy可以抢占sched_idle policy 的任务。 sched_batch 不抢占
  2. 唤醒时的唤醒任务和被幻想任务，如果两个特性 next_buddy 以及 last_buddy被打开的话，是可以支持抢占的
  3. 如果wakeup任务的vruntime时间小于curr的vruntime时间，差值大于sysctl_sched_wakeup_granularity， 则设置next_buddy (set_next_buddy)

#涉及的函数
check_preempt_wakeup 可能会设置NEXT_BUDDY 和 LAST_BUDDY， cfs_rq里面有next和last 指针，支持抢占
place_entity （会对睡眠进程以及新创建的进程分配vruntime时间片）
pick_next_entity

主要函数分析

Linux进程管理14 - CFS调度器1 - 基础概念
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为了计算方便，内核约定nice为0的权重值为1024，其他nice值相对的权重值可以通过查表的方式获取，内核预先计算好了一个表 sched_prio_to_weight[40]，表的下标对应nice值。如果一个CPU密集型的应用程序的nice值从0增加到1，那么它相对其他nice值为0的应用程序将减少10%的CPU时间；, 进程默认的nice为0，这些值类似于级别，可以理解成有40个等级，nice值越高，优先级越低，反之亦然。每次选择总选择虚拟时间最小的进程，而红黑树中虚拟时间键值最小的总在最左侧。
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奇小葩
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Linux进程调度-CFS调度器原理分析及实现，懂了
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1. 概述 (1) Completely Fair Scheduler，完全公平调度器，用于Linux系统中普通进程的调度。 (2) CFS采用了红黑树算法来管理所有的调度实体 sched_entity，算法效率为O(log(n))。CFS跟踪调度实体sched_entity的虚拟运行时间vruntime，平等对待运行队列中的调度实体sched_entity，将执行时间少的调度实体sched_entity排列到红黑树的左边。 (3) 调度实体sched_entity通过 enqueue_entity()和
linux进程调度cfs,从几个问题开始理解CFS调度器
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[转http://blog.youkuaiyun.com/peimichael/archive/2010/01/20/5218335.aspx]<br /><br />首先声明，本文参考了网上很多CFS的文章，包括：<br />《 使用完全公平调度程序（CFS）进行多任务处理》     --Avinesh Kumar<br />《Linux进程管理之CFS组调度分析》               --ericxiao<br /> Inside the Linux 2.6 Completely Fair S
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Linux的调度算法 （1）O(N)调度器 （2）O(1)调度器 （3）CFS调度器 O(N)调度器发布于1992年，从就绪队列中比较所有进程的优先级，然后选择一个最高优先级的进程作为下一个调度进程。 优点：操作简单，便于理解。 缺点：时间消耗太大，在众多可运行进程或者多处理器的环境下都难以胜任 O(1)调度器在Linux2.5系列内核开始至Linux2.6.23版本之前，优化了选择下一个进程的事件，为每个CPU维护一组进程优先级队列，每个优先级一个队列，这样在选择下一个进程时，只需要查询优先
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### CFS调度器的工作原理 CFS（Completely Fair Scheduler）是Linux内核中用于管理普通进程的调度器，其设计目标是实现对所有进程的公平调度。CFS的核心思想是通过虚拟时间（vruntime）来衡量进程的执行时间，从而确保每个进程都能获得大致相等的CPU时间[^1]。 #### 基本原理 CFS的基本原理是将进程的执行时间转换为虚拟时间，以消除进程优先级的影响。虚拟时间的计算基于进程的实际运行时间和其nice值，其中nice值较低的进程会得到更多的CPU时间。具体来说，CFS维护一个红黑树（Red-Black Tree），用于存储所有就绪态的进程调度实体（`sched_entity`）。红黑树按照虚拟时间排序，最小的虚拟时间位于树的最左边。CFS总是选择虚拟时间最小的进程来执行，这样可以保证系统的公平性[^3]。 #### 实现机制 CFS的实现主要依赖于以下几个关键数据结构和机制： 1. **调度实体（`sched_entity`）**：每个进程在CFS中被表示为一个调度实体，它包含了进程的虚拟时间（`vruntime`）、权重（`load`）以及其他相关信息。调度实体通过红黑树节点（`rb_node`）插入到红黑树中。 2. **红黑树（`cfs_rq`）**：每个CPU都有一个对应的CFS就绪队列（`cfs_rq`），该队列维护了一个红黑树，按虚拟时间排序。红黑树的最左节点（`rb_leftmost`）指向当前虚拟时间最小的调度实体，这使得CFS能够快速找到下一个要执行的进程。 3. **虚拟时间（`vruntime`）**：虚拟时间是CFS的核心概念之一，它是根据进程的实际运行时间和其权重计算得出的。公式如下： ```math vruntime = actual_runtime \times \frac{NICE_0_LOAD}{weight} ``` 其中，`actual_runtime`是进程实际运行的时间，`NICE_0_LOAD`是一个基准权重，`weight`是进程的权重。权重越高，进程的优先级越低，因此需要更少的虚拟时间来反映其公平性。 4. **周期性调度**：CFS通过周期性调度器（periodic scheduler）定期检查当前运行的进程是否应该被抢占。如果当前进程的虚拟时间超过了其他进程的虚拟时间，则会发生抢占，确保系统始终选择虚拟时间最小的进程执行。 5. **唤醒抢占**：当一个进程从睡眠状态醒来时，CFS会检查它是否比当前正在运行的进程具有更低的虚拟时间。如果是，则触发抢占，让新唤醒的进程立即获得CPU资源。 6. **最小粒度控制**：为了防止过于频繁的上下文切换，CFS设定了一个最小调度粒度（`sched_min_granularity_ns`），默认值为1500000纳秒（1.5毫秒）。这意味着即使某个进程的虚拟时间低于当前运行进程，只要当前进程的运行时间不足这个最小粒度，就不会被抢占[^4]。 7. **组调度**：CFS支持组调度（Group Scheduling），允许将多个进程分组，并为每个组分配一定的CPU带宽。这种方式可以更好地管理和限制不同用户或服务之间的资源使用[^2]。 #### 优化方法 为了进一步提升CFS的性能和公平性，Linux内核引入了一些优化措施： 1. **负载均衡**：CFS通过负载均衡算法确保各个CPU上的任务分布尽可能均匀，避免某些CPU过载而其他CPU空闲的情况。负载均衡通常在系统空闲或周期性调度时进行。 2. **缓存友好性**：CFS的设计考虑了现代处理器的缓存特性，尽量减少跨CPU的任务迁移，以降低缓存失效带来的性能损失。 3. **动态调整权重**：CFS可以根据系统的负载情况动态调整进程的权重，确保高优先级任务能够在必要时获得更多CPU时间。 4. **多核支持**：CFS针对多核处理器进行了优化，确保在多核环境下依然能够保持良好的公平性和响应速度。 5. **实时调度类集成**：虽然CFS主要用于普通进程，但它与实时调度类（如SCHED_FIFO和SCHED_RR）紧密集成，确保实时任务能够在需要时立即抢占普通任务。 ### 相关问题 1. 如何查看和修改CFS调度器的参数？ 2. CFS调度器是如何处理进程优先级的？ 3. 在多核系统中，CFS如何实现负载均衡？ 4. CFS调度器中的红黑树是如何维护的？ 5. CFS调度器与O(1)调度器的主要区别是什么？
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