在当今计算机领域，操作系统扮演着至关重要的角色，而其中的调度策略和内核结构体更是它多任务处理的核心。本文将引领你深入探索Linux中的调度策略，理解不同策略如何影响线程的执行顺序，并研究CFS（完全公平调度器）调度算法的运作原理。我们还将涉及一些内核结构体的重要性，帮助你更好地理解Linux内核的运行机制。

敲开调度策略的门

在Linux中，调度器是内核的一部分，它的任务是决定下一个由CPU执行的可运行线程。每个线程都有一个关联的调度策略和一个静态调度优先级（sched_priority）。调度器基于系统上所有线程的调度策略和静态优先级来做出决策。

(1)普通调度策略与实时调度策略

• 普通调度策略：主要用于常规进程，优先级较低，公平性优先。
• 实时调度策略：主要用于关键任务，优先级较高，及时性优先。

(2)调度策略工作原理

调度策略的算法和机制因类型而异。CFS（完全公平调度器）是Linux中默认的普通调度策略，采用CFS调度算法。实时调度策略则使用实时优先级和优先级继承等机制。

内核结构体

内核结构体是内核用来管理和表示数据和信息的抽象数据类型。在调度方面，以下内核结构体至关重要：

sched_class结构：

• 通过一组函数指针描述了调度器，包括：
  • next_task
  • load_balance
  
  • enqueue_task
• 调度器优先级：优先级是编译时指定的，通过__begin_sched_classes和__end_sched_classes进行定位。

CFS调度算法

(1)调度介绍

CFS调度算法是Linux中的核心调度器，旨在提供公平的CPU时间分配。以下是CFS调度的关键要点：

• 以虚拟时间为基础，每个线程都有自己的虚拟运行时间。
• 通过比较虚拟时间和实际运行时间来确定线程的调度优先级。
• 具有最高虚拟时间的线程有最高的调度优先级。

(2)CFS调度刷新机制

CFS的虚拟时间刷新通过scheduler_tick定时器实现。虚拟时间的更新依赖于scheduler_tick，task_tick_fair，entity_tick，update_curr，以及check_preempt_tick等机制。这确保了公平的调度和进程优先级的维护。

(3)进程调度与内核结构体的交互

Linux进行进程调度时，内核调用schedule->__schedule，通过pick_next_task选择下一个要运行的进程。这过程涉及到各种调度类的尝试，优先级比较和进程切换等操作。同时，当前进程的虚拟时间会得到更新，确保在下一次被调度时优先级正确。

总结

深度了解Linux的调度策略、CFS调度算法和内核结构体是优化系统性能和资源管理的关键一步。本文提供了详细的解释和工作原理，为你揭示了Linux内核的运行机制。通过充分了解这些核心概念，你将能够更好地掌控Linux系统，提高其性能和响应能力。

linux进程、线程及调度算法（三）

调度策略值得是大家都在ready时，并且CPU已经被调度时，决定谁来运行，谁来被调度。

两者之间有一定矛盾。 响应的优化，意味着高优先级会抢占优先级，会花时间在上下文切换，会影响吞吐。 上下文切换的时间是很短的，几微妙就能搞定。上下文切换本身对吞吐并多大影响， 重要的是，切换后引起的cpu 的 cache miss. 每次切换APP, 数据都要重新load一次。 Linux 会尽可能的在响应与吞吐之间寻找平衡。比如在编译linux的时候，会让你选择 kernal features -> Preemption model. 抢占模型会影响linux的调度算法。

所以 ARM 的架构都是big+LITTLE， 一个很猛CPU+ 多个 性能较差的 CPU, 那么可以把I/O型任务的调度 放在 LITTLE CPU上。需要计算的放在big上。

早期2.6 内核将优先级划分了 0-139 bit的优先级。数值越低，优先级越高。0-99优先级 都是 RT（即时响应）的 ，100-139都是非RT的，即normal。 调度的时候 看哪个bitmap 中的 优先级上有任务ready。可能多个任务哦。

在普通优先级线程调度中，高优先级并不代表对低优先级的绝对优势。会在不同优先级进行轮转。 100 就是比101高，101也会比102高，但100 不会堵着101。 众屌丝进程在轮转时，优先级高的：

初始设置nice值为0，linux 会探测 你是喜欢睡眠，还是干活。越喜欢睡，linux 越奖励你，优先级上升（nice值减少）。越喜欢干活，优先级下降（nice值增加）。所以一个进程在linux中，干着干着 优先级越低，睡着睡着 优先级越高。

后期linux补丁中

红黑树，数据结构， 左边节点小于右边节点 同时兼顾了 CPU/IO 和 nice。 数值代表着 进程运行到目前为止的virtual runtime 时间。

（pyhsical runtime） / weight * 1024(系数)。 优先调度 节点值（vruntime）最小的线程。权重weight 其实有nice 来控制。

一个线程一旦被调度到，则物理运行时间增加，vruntime增加，往左边走。 weight的增加，也导致vruntime减小，往右边走。 总之 CFS让线程 从左滚到右，从右滚到左。即照顾了I/O(喜欢睡，分子小) 也 照顾了 nice值低（分母高）.所以 由喜欢睡，nice值又低的线程，最容易被调度到。 自动调整，无需向nice一样做出奖励惩罚动作，个人理解权重其实相当于nice

但是 此时 来一个 0-99的线程，进行RT调度，都可以瞬间秒杀你！因为人家不是普通的，是RT的!

一个多线程的进程中，每个线程的调度的策略 如 fifo rr normal, 都可以不同。每一个的优先级都可以不一样。 实验举例, 创建2个线程，同时开2个：

运行2次，创建两个进程 sudo renice -n -5(nice -5级别) -g(global)， 会明显看到 一个进程的CPU占用率是另一个的 3倍。

为什么cpu都已经达到200%，为什么系统不觉得卡呢？因为，我们的线程在未设置优先级时，是normal调度模式，且是 CPU消耗型调度级别其实不高。

利用chrt工具，可以将进程 调整为 50从normal的调度策略 升为RT （fifo）级别的调度策略，会出现：

chrt , nice renice 的调度策略 都是以线程为单位的，以上 设置的将进程下的所有线程进行设置nice值 线程是调度单位，进程不是，进程是资源封装单位！

两个同样死循环的normal优先级线程，其中一个nice值降低，该线程的CPU 利用率就会比另一个CPU的利用率高。

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