深入解析LinuxCFS的vruntime:调度机制的核心奥秘
linux cfs vruntime

首页 2024-12-03 03:44:30



LinuxCFS中的vruntime:确保任务调度的公平性 在现代操作系统的内核中,任务调度器扮演着至关重要的角色

    它不仅需要高效地管理系统的资源,还需要确保所有任务能够公平地获得CPU时间

    Linux内核中的完全公平调度器(Completely Fair Scheduler,CFS)正是这样一个设计精良的调度器,它通过引入虚拟运行时间(vruntime)的概念,实现了对所有任务的公平调度

    本文将深入探讨LinuxCFS中的vruntime,揭示其如何工作以及它如何确保任务调度的公平性

     一、CFS概述 CFS自Linux 2.6.23版本引入以来,一直是Linux内核中的默认调度器

    CFS的设计目标是提供一个可伸缩、低开销、公平的调度策略,适用于各种工作负载,包括交互式、批处理应用

    CFS主要负责处理普通用户任务(SCHED_OTHER和SCHED_BATCH)的调度,旨在为所有运行的任务提供公平的CPU时间分配

     CFS的核心机制包括虚拟运行时间(vruntime)、权重(Weight)、红黑树(Red-Black Tree)、负载均衡(Load Balancing)和调度决策(Scheduling Decisions)

    其中,vruntime是CFS的核心概念,是实现公平调度的关键

     二、vruntime的定义与计算 vruntime是完全公平调度器中的虚拟运行时间(virtual runtime),它是一个用于衡量进程的公平性和优先级的指标

    CFS调度器的目标是让所有进程的vruntime尽可能接近,以实现公平的调度

     CFS的vruntime的计算公式如下: 一次调度间隔的虚拟运行时间 = 实际运行时间 (NICE_0_LOAD / 权重) 其中,NICE_0_LOAD是nice为0时的权重,其值为1024

    这个公式的意思是,如果进程的权重等于NICE_0_LOAD,那么它的虚拟运行时间和实际运行时间相同

    如果进程的权重大于NICE_0_LOAD,那么它的虚拟运行时间就小于实际运行时间,表示它被优先调度

    如果进程的权重小于NICE_0_LOAD,那么它的虚拟运行时间就大于实际运行时间,表示它被延后调度

     vruntime是一个累加的值,每次进程被调度时,它的vruntime就会增加一次调度间隔的虚拟运行时间

    CFS的vruntime是一个无符号的64位整数,为了避免溢出,CFS会维护一个最小的vruntime值,称为min_vruntime

    min_vruntime是所有进程的vruntime中的最小值,它会随着进程的调度而更新

    当进程的vruntime超过min_vruntime一定的阈值时,