【linux温故】CFS调度

写在前面

网上关于CFS 调度器的文章多如牛毛，没必要自己写。很多文章写的都非常好。

很多文章里，关键的技术点，都是一样的，只是各个文章说法不一样。

掌握了核心的，关键的，其他的，如果工作中需要的，可以详细了解。

这篇文章只是讲解一些 CFS的基础概念。“术” 的内容可以参考其他大佬的文章。

CFS 的基础概念其实就四个：

• 调度类
• 权重
• 虚拟运行时间
• 红黑树

关于红黑树的内容可以参考之前的《【linux温故】红黑树》文章。这里就不说了。

简介

Linux 在 2.6.24 之后，使用了新的调度程序 CFS。CFS即Completely Fair Scheduler，顾名思义，完全公平调度器。

很容易理解。

所有非实时可运行进程都以 虚拟运行时间 为键值用一棵红黑树进行维护，以完成更公平高效地调度所有任务。CFS 弃用 active/expired 数组和动态计算优先级，不再跟踪任务的睡眠时间和区别是否交互任务，而是在调度中采用基于时间计算键值的红黑树来选取下一个任务，根据所有任务占用 CPU 时间的状态来确定调度任务优先级。

关于调度

首先要明白，CFS 调度，只是调度的一种。 CFS 调度针对的只是 普通进程。普通进程也有优先级啊，对，CFS 里面也有 权重（weight），权重越大的，当然得到的CPU 时间更多了，但是，这样不是和你说的 “完全” 公平概念不是不一样了吗？这玩意儿，妙就秒在这里，后面说。

首先，一个重要的基础概念是：“调度类”，这块摘抄一下吧：

也就是说，系统里面有很多调度类，有的调度类是给 实时进程用来做调度的，有的是给 普通进程做调度的。

每个进程在创建的时候，就会给他指定一种调度类，每一种调度类的优先级不一样，高优先级的调度类里面的进程，优先执行。

上面截图中解释了各个调度器。以及 linux 在选择下一个 task 的时候，是如何遍历调度器获取到的。

所以，最重要的一点是，，CFS 只是系统中的一种调度类而已，用来调度 普通进程的。

CFS 权重

这是第二个重点的概念——权重。

这其实也是一个辅助概念，也是为最后 虚拟运行时间（virtual runtime）准备的。

简单说，就是一个进程在创建的时候，会有个 nice 值，表示这个进程的“谦让”程度 （-20 ~ 19），越大，表示越谦让。进程的权重，其实就是以 nice 为下标的数组中的对应项。

虚拟运行时间 （virtual runtime）

最后，这个 虚拟运行时间 才是我们最重要的概念。CFS 就是根据这个来选取下一个 task 的，每次从 红黑树 里面取 virtual runtime 最小的那一个对应的 task。（也就是红黑树的最左边的左节点的元素）。还是看下摘录的内容吧：

这里写的有点绕，其实 虚拟运行时间 的概念，很简单。

CFS 只是尽量保证每个进程的 虚拟运行时间 是相同的。之所以说是 “虚拟” ，是因为这个不是实际的运行时间。举个例子：
比如A进程从创建到目前，一共运行了 3600ms，如果A进程的nice 值是 0， 对应的 weight 就是 1024，那它的虚拟运行时间：3600* 1024/1024 = 3600ms ，就是实际运行的时间。但是如果B进程来了，他的运行时间也是 3600ms, 但是他的nice 值是 -10，weight = 9548，那它的虚拟运行时间是：3600 * 1024 / 9548 = 386ms！

也就是说，从 CFS 调度器看来，B 这个进程目前只运行了 386ms，然后他说，我应该给运行时间少的B多分配些时间运行！A就说了，你放屁，他和我一样运行了 3600ms 呢，你不是说公平吗？为啥偏爱他？CFS 说，你说的 3600ms 是 实际运行时间 我不看这个的，我所谓的公平，是指我保证所有的进程的 虚拟运行时间 是一样的。A：…(一万个草泥马浮现在脑海中)…

A 的nice 值（谦让值）太高导致的，这才是原罪。

从 CFS 的角度看，每个人的时钟速度是不一样的，有个进程的 时钟走的块，有的时钟走的慢。走的块的就是那种低优先级的，走的块的，就是那种高优先级的进程。

CFS，“完全公平”调度，这句话本身就是有歧义的，它实际上，非常不公平。本质上，谁的优先级高，它就还是偏爱谁。

CFS 之所以这么做，其实是有他的考虑的：就是能高优服务于交互式进程。提升用户交互的体验。


这么一想来，CFS 确实挺妙的。

源码分析

这里就不分析了，可以参考下这篇：
https://www.cnblogs.com/TreeDream/p/8085133.html

参考

上面的内容，基本都是参考别人的文章：
http://www.wowotech.net/process_management/447.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/372441187
https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/52067748