Linux的进程优先级(4)

　　O1调度器在处理流程上大概是这样进行调度的：

　　首先，进程产生(fork)的时候会给一个进程分配一个时间片长度。这个新进程的时间片一般是父进程的一半，而父进程也会因此减少它的时间片长度为原来的一半。就是说，如果一个进程产生了子进程，那么它们将会平分当前时间片长度。比如，如果父进程时间片还剩100ms，那么一个fork产生一个子进程之后，子进程的时间片是50ms，父进程剩余的时间片是也是50ms。这样设计的目的是，为了防止进程通过fork的方式让自己所处理的任务一直有时间片。不过这样做也会带来少许的不公平，因为先产生的子进程获得的时间片将会比后产生的长，第一个子进程分到父进程的一半，那么第二个子进程就只能分到1/4。对于一个长期工作的进程组来说，这种影响可以忽略，因为第一轮时间片在耗尽后，系统会在给它们分配长度相当的时间片。

　　针对所有R状态进程，O1算法使用两个队列组织进程，其中一个叫做活动队列，另一个叫做过期队列。活动队列中放的都是时间片未被耗尽的进程，而过期队列中放时间片被耗尽的进程。

　　如1所述，新产生的进程都会先获得一个时间片，进入活动队列等待调度到CPU执行。而内核会在每个tick间隔期间对正在CPU上执行的进程进行检查。一般的tick间隔时间就是cpu时钟中断间隔，每秒钟会有1000个，即频率为1000HZ。每个tick间隔周期主要检查两个内容：1、当前正在占用CPU的进程是不是时间片已经耗尽了?2、是不是有更高优先级的进程在活动队列中等待调度?如果任何一种情况成立，就把则当前进程的执行状态终止，放到等待队列中，换当前在等待队列中优先级最高的那个进程执行。

　　以上就是O1调度的基本调度思路，当然实际情况是，还要加上SMP(对称多处理)的逻辑，以满足多核CPU的需求。目前在我的archlinux上可以用以下命令查看内核HZ的配置：

　　我们发现我当前系统的HZ配置为300，而不是一般情况下的1000。大家也可以思考一下，配置成不同的数字(100、250、300、1000)，对系统的性能到底会有什么影响?

　　CFS完全公平调度

　　O1已经是上一代调度器了，由于其对多核、多CPU系统的支持性能并不好，并且内核功能上要加入cgroup等因素，Linux在2.6.23之后开始启用CFS作为对一般优先级(SCHED_OTHER)进程调度方法。在这个重新设计的调度器中，时间片，动态、静态优先级以及IO消耗，CPU消耗的概念都不再重要。CFS采用了一种全新的方式，对上述功能进行了比较完善的支持。

　　其设计的基本思路是，我们想要实现一个对所有进程完全公平的调度器。又是那个老问题：如何做到完全公平?答案跟上一篇IO调度中CFQ的思路类似：如果当前有n个进程需要调度执行，那么调度器应该再一个比较小的时间范围内，把这n个进程全都调度执行一遍，并且它们平分cpu时间，这样就可以做到所有进程的公平调度。那么这个比较小的时间就是任意一个R状态进程被调度的最大延时时间，即：任意一个R状态进程，都一定会在这个时间范围内被调度相应。这个时间也可以叫做调度周期，其英文名字叫做：sched_latency_ns。进程越多，每个进程在周期内被执行的时间就会被平分的越小。调度器只需要对所有进程维护一个累积占用CPU时间数，就可以衡量出每个进程目前占用的CPU时间总量是不是过大或者过小，这个数字记录在每个进程的vruntime中。所有待执行进程都以vruntime为key放到一个由红黑树组成的队列中，每次被调度执行的进程，都是这个红黑树的最左子树上的那个进程，即vruntime时间最少的进程，这样就保证了所有进程的相对公平。

　　在基本驱动机制上CFS跟O1一样，每次时钟中断来临的时候，都会进行队列调度检查，判断是否要进程调度。当然还有别的时机需要调度检查，发生调度的时机可以总结为这样几个：

　　当前进程的状态转换时。主要是指当前进程终止退出或者进程休眠的时候。

　　当前进程主动放弃CPU时。状态变为sleep也可以理解为主动放弃CPU，但是当前内核给了一个方法，可以使用sched_yield()在不发生状态切换的情况下主动让出CPU。

　　当前进程的vruntime时间大于每个进程的理想占用时间时(delta_exec > ideal_runtime)。这里的ideal_runtime实际上就是上文说的sched_latency_ns/进程数n。当然这个值并不是一定这样得出，下文会有更详细解释。

原文转自：http://www.testwo.com/article/659