Linux的进程优先级(6)

　　新进程的VRUNTIME值

　　CFS是通过vruntime最小值来选择需要调度的进程的，那么可以想象，在一个已经有多个进程执行了相对较长的系统中，这个队列中的vruntime时间纪录的数值都会比较长。如果新产生的进程直接将自己的vruntime值设置为0的话，那么它将在执行开始的时间内抢占很多的CPU时间，直到自己的vruntime追赶上其他进程后才可能调度其他进程，这种情况显然是不公平的。所以CFS对每个CPU的执行队列都维护一个min_vruntime值，这个值纪录了这个CPU执行队列中vruntime的最小值，当队列中出现一个新建的进程时，它的初始化vruntime将不会被设置为0，而是根据min_vruntime的值为基础来设置。这样就保证了新建进程的vruntime与老进程的差距在一定范围内，不会因为vruntime设置为0而在进程开始的时候占用过多的CPU。

　　新建进程获得的实际vruntime值跟一些设置有关，比如：

　　这个文件是fork之后是否让子进程优先于父进程执行的开关。0为关闭，1为打开。如果这个开关打开，就意味着子进程创建后，保证子进程在父进程之前被调度。另外，在源代码目录下的kernel/sched/features.h文件中，还规定了一系列调度器属性开关。而其中：

　　这个参数规定了新进程启动之后第一次运行会有延时。这意味着新进程的vruntime设置要比默认值大一些，这样做的目的是防止应用通过不停的fork来尽可能多的获得执行时间。子进程在创建的时候，vruntime的定义的步骤如下，首先vruntime被设置为min_vruntime。然后判断START_DEBIT位是否被值为true，如果是则会在min_vruntime的基础上增大一些，增大的时间实际上就是一个进程的调度延时时间，即上面描述过的calc_delta_fair()函数得到的结果。这个时间设置完毕之后，就检查sched_child_runs_first开关是否打开，如果打开(值被设置为1)，就比较新进程的vruntime和父进程的vruntime哪个更小，并将新进程的vruntime设置为更小的那个值，而父进程的vruntime设置为更大的那个值，以此保证子进程一定在父进程之前被调度。

　　IO消耗型进程的处理

　　根据前文，我们知道除了可能会一直占用CPU时间的CPU消耗型进程以外，还有一类叫做IO消耗类型的进程，它们的特点是基本不占用CPU，主要行为是在S状态等待响应。这类进程典型的是vim，bash等跟人交互的进程，以及一些压力不大的，使用了多进程(线程)的或select、poll、epoll的网络代理程序。如果CFS采用默认的策略处理这些程序的话，相比CPU消耗程序来说，这些应用由于绝大多数时间都处在sleep状态，它们的vruntime时间基本是不变的，一旦它们进入了调度队列，将会很快被选择调度执行。对比O1调度算法，这种行为相当于自然的提高了这些IO消耗型进程的优先级，于是就不需要特殊对它们的优先级进行“动态调整”了。

　　但这样的默认策略也是有问题的，有时CPU消耗型和IO消耗型进程的区分不是那么明显，有些进程可能会等一会，然后调度之后也会长时间占用CPU。这种情况下，如果休眠的时候进程的vruntime保持不变，那么等到休眠被唤醒之后，这个进程的vruntime时间就可能会比别人小很多，从而导致不公平。所以对于这样的进程，CFS也会对其进行时间补偿。补偿方式为，如果进程是从sleep状态被唤醒的，而且GENTLE_FAIR_SLEEPERS属性的值为true，则vruntime被设置为sched_latency_ns的一半和当前进程的vruntime值中比较大的那个。sched_latency_ns的值可以在这个文件中进行设置：

　　因为系统中这种调度补偿的存在，IO消耗型的进程总是可以更快的获得响应速度。这是CFS处理与人交互的进程时的策略，即：通过提高响应速度让人的操作感受更好。但是有时候也会因为这样的策略导致整体性能受损。在很多使用了多进程(线程)或select、poll、epoll的网络代理程序，一般是由多个进程组成的进程组进行工作，典型的如apche、nginx和php-fpm这样的处理程序。它们往往都是由一个或者多个进程使用nanosleep()进行周期性的检查是否有新任务，如果有责唤醒一个子进程进行处理，子进程的处理可能会消耗CPU，而父进程则主要是sleep等待唤醒。这个时候，由于系统对sleep进程的补偿策略的存在，新唤醒的进程就可能会打断正在处理的子进程的过程，抢占CPU进行处理。当这种打断很多很频繁的时候，CPU处理的过程就会因为频繁的进程上下文切换而变的很低效，从而使系统整体吞吐量下降。此时我们可以使用开关禁止唤醒抢占的特性。

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