Linux进程调度之完全公平调度（压箱底的干货分享）

目录

1.什么是完全公平调度？

2.调度周期，调度延迟，最小调度粒度

3.实际运行时间

4.nice值和权重

5.虚拟运行时间

6.查看进程运行时间

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1.什么是完全公平调度？

完全公平调度，CFS (Completely Fair Scheduler) 是 Linux 内核中的一个调度算法，用于管理进程的调度和时间片分配。

• CFS 的设计理念是以红黑树作为进程队列的数据结构，其中每个进程都有一个红黑树节点。这些节点按照进程的虚拟运行时间排序，时间较少的进程在树的左节点，而运行时间较长的进程位于树的右节点。调度器每次选择红黑树最左边（最小虚拟运行时间）的节点来运行。

• CFS 通过计算每个进程的虚拟运行时间来实现公平调度，能够保证每个进程都能获得时间片，不被饿死。

• CFS 通过不断调整时间片长度和优先级权重，以及使用红黑树来保持进程排队顺序，实现了对系统资源的有效管理和公平分配。

2.调度周期，调度延迟，最小调度粒度

调度最小粒度：单个进程最小运行时间。

unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL; //0.75ms

调度周期：是将运行队列（如：完全公平运行队列）中所有的进程调度一遍所需要的时间。

调度延迟：保证每个进程都运行一次的总时间。

unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL; //6ms

• 情况1：进程运行时间 = 调度延迟 / 进程数量 > 调度最小粒度。

调度周期 = 调度延迟

• 情况2：进程运行时间 = 调度延迟 / 进程数量 < 调度最小粒度。

调度周期 = 调度最小粒度 * 进程数量。

3.实际运行时间

实际情况每个进程运行时间会不一样，实际运行时间长短由权重决定。

进程实际运行时间 = 调度周期 * 进程权重 / 运行队列所有进程权重之和

4.nice值和权重

Linux内核定义了一张nice转权重的映射表，每一个nice值都会对应一个映射表。

5.虚拟运行时间

• 完全公平调度最核心的设计就是采用虚拟运行时间（vruntime)。

• 虚拟运行时间 = 实际运行时间 * （1024 / 进程权重）

• 虚拟运行时间最小的进程优先调度。

• 完全公平运行队列采用红黑树结构，以虚拟运行时间为键值存储调度实体，虚拟运行时间越小，越靠近树的左端，CPU每次选取红黑树最左边进程执行即可。

• 只需要维护和更新虚拟运行时间，就能保证完全公平调度正确运行。

6.查看进程运行时间

cat /proc/PID/sched查看进程运行时间

• vruntime虚拟运行时间

• sum_exec_runtime实际运行时间

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