现代任务调度算法红黑树vruntime，谁的vruntime越小谁就是头，随着运行，时间不断增大

非常棒的问题！你想了解 现代 Linux 中的任务调度算法，这是深入理解内核如何公平、高效管理 CPU 的关键部分。

---

🎯 总览：现代 Linux 使用的调度器是 CFS（Completely Fair Scheduler）

自 Linux 2.6.23 起，CFS 取代了旧的 O(1) 调度器，成为主流 Linux 的默认调度器。

---

✅ 1. Linux CFS（完全公平调度器）

CFS 的目标是：让所有进程尽可能“公平”地分享 CPU 时间

---

🧠 CFS 的核心思想：

• 每个进程有一个 虚拟运行时间 vruntime
• 谁的 vruntime 最小，谁最“该被调度”，先执行
• 当进程使用 CPU，它的 vruntime 就增加，跑得越久，优先级越低
• nice 值（静态优先级）会调整加权因子，影响 vruntime 增速

---

🧱 数据结构：

CFS 使用 红黑树（Red-Black Tree） 管理所有可运行进程：

rbtree<vruntime, task_struct>

• 根节点是 vruntime 最小的进程
• 每次调度从红黑树取最左侧节点（即 vruntime 最小者）

---

🧮 调度公式简化理解：

vruntime += delta_exec * (NICE_WEIGHT / default_weight)

• delta_exec：本次执行时间
• NICE_WEIGHT：nice 值换算出来的权重

---

✅ 2. 补充：其他调度策略类（调度类）

Linux 支持 多个调度类，CFS 是默认类，还有：

策略	名称	类型	用途
SCHED_NORMAL	普通进程使用的 CFS	抢占式	默认调度策略
SCHED_BATCH	后台任务	抢占式	非交互任务，调度延迟大但公平性好
SCHED_IDLE	低优先级后台任务	抢占式	几乎不抢 CPU
SCHED_FIFO	实时任务（先来先服务）	非抢占	用于实时系统
SCHED_RR	实时任务（轮询）	抢占式	固定时间片，实时性高
SCHED_DEADLINE	实时任务（带时限）	EDF	Linux 实时补丁 PREEMPT_RT 下使用

---

✅ 3. 实时调度（FIFO / RR）

适合低延迟、确定性系统，如音频、工业控制：

• SCHED_FIFO：谁先来谁先得，不会被抢占
• SCHED_RR：固定时间片轮转，但优先级一样的进程轮询执行

---

✅ 4. Deadline Scheduling（实时 deadline 调度）

Linux 3.14 引入的高级调度器：

Earliest Deadline First（EDF）+ Constant Bandwidth Server（CBS）组合调度算法

• 每个任务可指定：
  • runtime: 每周期可用 CPU 时间
  • period: 时间周期
  • deadline: 最迟完成时间
• Linux 会确保该任务按 deadline 内完成！

用法：

chrt -d -T <runtime> -P <period> ./my_rt_task

---

✅ 5. 多核/NUMA 支持

现代 Linux 在调度时还要考虑：

• 多核间负载均衡
• CPU 亲和性（cpu affinity）
• NUMA 结构下的本地访问最优

有专门的 load balancer 负责定期在不同 CPU 核之间迁移任务

---

✅ 总结一句话：

现代 Linux 使用 CFS（完全公平调度器） 作为默认进程调度算法，结合红黑树管理 vruntime，让所有进程“尽可能公平”使用 CPU，同时也支持一系列 实时调度策略（FIFO、RR、Deadline），适配从桌面到工业控制的多种应用场景。

---

如果你想深入了解：

• CFS 红黑树结构怎么实现的？
• vruntime 在调度中如何更新？
• 手写一个 toy 内核的 CFS 简化版？
• 或者给你举一个如何在用户态模拟调度器的示例？

我可以接着带你深入！🧠