Linux 3.8后的CFS调度器：PELT算法解析

"CFS调度器（ Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）是Linux内核中的核心组件之一，负责管理进程的执行。PELT（Per Entity Load Tracking，每个实体的负载跟踪）算法是在Linux 3.8版本中引入的，以解决在CFS调度器中对负载跟踪的不足。在PELT引入前，CFS基于运行队列（runqueue，rq）跟踪系统负载，但这种方法无法准确追踪负载来源，并且在负载稳定时，rq级别的负载值也可能波动过大。PELT的目标是通过跟踪每个调度实体（如进程或线程）的负载来改进这个问题。 PELT算法的核心思想是将时间划分为1024微秒的周期，并根据每个实体在可运行状态（运行中或等待CPU执行）的时间来计算其对系统负载的贡献。如果一个实体在某个周期内可运行了x微秒，那么它对系统负载的贡献就是(x/1024)。然而，由于负载可能跨越多个周期，所以过去周期的负载会被累积并乘以一个衰减因子（例如，y=0.97857206，y^32=0.5）。调度实体对系统负荷的总贡献可以通过以下公式表示： L = L0 + L1*y + L2*y^2 + L3*y^3 + ... + Ln*y^n 这个公式反映了在不同时间点（pi）上，调度实体的负载贡献（Li）如何随着时间衰减并累加到总负载（L）上。例如，假设一个任务在加入运行队列后连续运行了4096微秒然后进入睡眠，那么在特定时间点的负载贡献如下： 1. 1023us: L0 = 1023 2. 2047us: L1 = 1023 + 1024*y = 2025 3. 3071us: L2 = 1023 + 1024*y + 1024*y^2 = 3005 这样的负载跟踪方法提供了更精确的负载估算，有助于CFS做出更智能的调度决策，以平衡系统的吞吐量与功耗，从而优化整体性能。PELT算法的引入显著提升了CFS调度器在处理复杂工作负载情况下的表现，尤其是在多任务并行和动态负载环境下，使得Linux内核的调度策略更为灵活和高效。"