cfs

copy_process

wake_up_new_task

scheduler_tick

__schedule

什么是调度类

struct sched_class, 目的是将调度器模块化；

Linux 有哪些调度类

• dl_sched_class：
• rt_sched_class：
• fair_sched_class：
• idle_sched_class：
• 没太明白调度策略在其中起到的作用是什么；

CFS调度:nice,权重

• CFS调度器和以往的调度器不同之处在于没有时间片的概念，而是根据权重分配cpu使用时间的比例。
• 权重越大分配的时间比例越大，相当于优先级越高。
• 计算如下：分配给进程的时间 = 总的cpu时间 * 进程的权重/就绪队列（runqueue）所有进程权重之和
• nice：CFS调度器针对优先级又提出了nice值的概念，其实和权重是一一对应的关系。
  • 可以这样理解吗：优先级对应nice，对应权重；
• nice值和权重有一个对应关系：weight = 1024 / 1.25^nice;
• nice和权重对应的依据是：进程每降低一个nice值，将多获得10% cpu的时间。

调度延迟（调度周期，sched period）

• 调度延迟就是：所有进程运行一次的时间间隔；
• 当系统处于就绪态的进程少于一个定值（默认值8:static unsigned int sched_nr_latency = 8;）的时候，调度延迟也是固定一个值不变（默认值6ms：unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;）
• 当系统就绪态进程个数超过这个值时，我们保证每个进程至少运行一定的时间才让出cpu。这个“至少一定的时间”被称为最小粒度时间：unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
• 调度周期计算函数是__sched_period()。

虚拟时间：cfs核心思想

不同权重的进程运行时间是不同的（调度周期 * 权重比例），但CFS想保证每个进程运行时间相等。因此CFS引入了虚拟时间的概念（物理时间不等，但通过一定的转化，保证转化后的虚拟时间相等），也就是说上面的2.7ms和3.3ms经过一个公式的转换可以得到一样的值，这个转换后的值称作虚拟时间。

虚拟时间的计算公式：

                                 NICE_0_LOAD
vriture_runtime = wall_time * ----------------
                                    weight 

怎么理解这个式子？比如存在两个进程A，B。他们各自的权重是x，y；调度周期是1

• 那么A进程的: wall_time = x / (x + y);
• 那么B进程的: wall_time = y / (x + y);
• A进程的vriture_runtime： x / (x + y) * NICE_0_LOAD / x = (NICE_0_LOAD / (x + y));
• B进程的vriture_runtime： y / (x + y) * NICE_0_LOAD / y = (NICE_0_LOAD / (x + y));
• 也就是通过这个公式，每个进程的虚拟时间就是： NICE_0_LOAD / （总权重）；

inv_weight

                                 NICE_0_LOAD
vriture_runtime = wall_time * ----------------
                                    weight
  
                                   NICE_0_LOAD * 2^32
                = (wall_time * -------------------------) >> 32
                                        weight
                                                                                        2^32
                = (wall_time * NICE_0_LOAD * inv_weight) >> 32        (inv_weight = ------------ )
                                                                                        weight 

将除法省略掉，将 1/weight 转化为 2^32 / weight，并把这个值进行了保存；

代码计算

static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw) 
	return mul_u64_u32_shr(delta_exec, NICE_0_LOAD * inv_weight , WMULT_SHIFT = 32 );

就绪队列：

• 一个调度类并不是直接管理task_struct，而是引入调度实体的概念(struct sched_entity)。
• CFS调度器使用sched_entity跟踪调度信息:
  • CFS调度器使用cfs_rq跟踪就绪队列信息以及管理就绪态调度实体，并维护一棵按照虚拟时间排序的红黑树。
  • struct rb_node run_node; -> struct rb_root_cached tasks_timeline;

CFS 思想总结：

• 物理时间：根据权重占比分配调度周期；
• 虚拟时间：将物理时间根据一个式子转化为虚拟时间，各个调度实体的虚拟时间都相同：1/权重之和 * 调度周期；
• 就绪队列是一个percpu的概念，里面包含cfs的就绪队列；
• 每一个调度实体加入cfs的就绪队列，以vruntime 为 key，每次选择虚拟时间最小的进程运行，也就是红黑树最左边的进程运行；
• 相同的物理时间，权重越小的进程，其虚拟时间过得越快；进而体现了进程的优先级；（物理时间越长的进程，实际运行也是更长的；虽然虚拟时间相同，但是其虚拟时间过得更慢；）