Linux 内核CFS 调度器 ① ( CFS 完全公平调度器概念 | CFS 调度器虚拟时钟 Virtual Runtime 概念 | 四种进程优先级 | 五种调度类 )

Posted 2022-04-02 韩曙亮

文章目录

• 一、CFS 调度器概念 ( 完全公平调度器 )
• 二、CFS 调度器虚拟时钟概念 ( Virtual Runtime )
• 三、进程优先级 ( 调度优先级 | 静态优先级 | 正常优先级 | 实时优先级 )
• 四、调度类 ( 停机调度类 | 限期调度类 | 实时调度类 | 公平调度类 | 空闲调度类 )

一、CFS 调度器概念 ( 完全公平调度器 )

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CFS 调度器 ( Completely Fair Scheduler ) 是 " 完全公平调度器 " , " 完全公平调度算法 " 对每个 进程 都是 公平 的 ,

" 完全公平调度算法 " 是 基于时间片轮询 的 调度算法 ,

每个进程 都会获得一段 相同的大小的 CPU 时间片 来运行 ;

CFS 调度器 没有 时间片概念 , 该调度器会 公平地 分配 CPU 的使用时间 ;

举例说明 : 如果有 $4$ 个相同 优先级 的进程运行在 同一个 CPU 上 , 每个进程都会被 公平 分配到 $25\%$ 的运行时间 ;

二、CFS 调度器虚拟时钟概念 ( Virtual Runtime )

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CFS 调度器 中 , 定义了 一种 " 调度模型 " , 该 模型 为 CFS 执行队列 cfs_rq 中的 每个进程 都设置了 虚拟时钟 Virtual Runtime ;

被设置了 虚拟时钟 的进程 , 执行 $n$ 时长后 , 其 虚拟时钟 会增加 $n$ 时长 , 其它 没有执行的进程 虚拟时钟 值保持不变 ;

三、进程优先级 ( 调度优先级 | 静态优先级 | 正常优先级 | 实时优先级 )

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参考 【Linux 内核】进程管理 - 进程优先级 ② ( prio 调度优先级 | static_prio 静态优先级 | normal_prio 正常优先级 | rt_priority 实时优先级 ) 博客 ,

在 linux-5.6.18\\include\\linux\\sched.h 头文件中 task_struct " 进程描述符 " 结构体 中定义了 进程优先级字段如下 :

	int				prio; 				 // 调度优先级
	int				static_prio; 		 // 静态优先级
	int				normal_prio; 		 // 正常优先级
	unsigned int			rt_priority; // 实时优先级

进程优先级	限期进程	实时进程	普通进程
prio 调度优先级	等于 normal_prio 字段	等于 normal_prio 字段	等于 normal_prio 字段
static_prio 调度优先级	字段 值总为 $0$ , 没有意义	字段 值总为 $0$ , 没有意义	$120+\mathrm{n}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{e}$ , 其数值越小 , 优先级越高
normal_prio 正常优先级	$-1$	$99-\mathrm{r}\mathrm{t}\_\mathrm{p}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{t}\mathrm{y}$	$120+\mathrm{n}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{e}$ , 其数值越小 , 优先级越高
rt_priority 实时优先级	字段 值总为 $0$ , 没有意义	字段 值为 $1$ ~ $99$ , 其数值越大 , 优先级越高	字段 值总为 $0$ , 没有意义

四、调度类 ( 停机调度类 | 限期调度类 | 实时调度类 | 公平调度类 | 空闲调度类 )

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在 linux-5.6.18\\include\\linux\\sched.h 头文件中 task_struct " 进程描述符 " 结构体 中定义的 sched_class 字段 ,

表示该进程所属的调度类 ;

const struct sched_class	*sched_class;

源码地址 : linux-5.6.18\\include\\linux\\sched.h#680

上述可设置的调度类参考 【Linux 内核】调度器 ⑦ ( 调度器类型 | 停机调度类 stop_sched_class | 限期调度类 dl_sched_class | 实时调度类 | 公平调度类 | 空闲调度类 ) 博客 , 在 Linux 内核中 , sched_class 调度器 分为以下 $5$ 种类型 :

• stop_sched_class : 停机调度类 ;
• dl_sched_class : 限期调度类 ;
• rt_sched_class : 实时调度类 ;
• fair_sched_class : 公平调度类 ;
• idle_sched_class : 空闲调度类 ;

调度类 优先级 由高到低排列为 : 停机调度类 > 限期调度类 > 实时调度类 > 公平调度类 > 空闲调度类