华为王飞老师详解：操作系统调度器演进与策略分析

操作系统调度器的演进是一个核心的主题，尤其是在现代计算环境中，它对于系统的性能、效率和用户体验起着至关重要的作用。这篇由华为OS内核实验室的调度专家王飞老师整理的文档深入探讨了调度器的发展历程及其在不同层次上的应用，包括但不限于任务调度、Kubernetes（K8s）集群管理、虚拟机管理以及网络I/O调度。 首先，调度的本质被阐述为资源请求（Req）与资源提供（Res）之间的匹配过程。任务或工作负载通过TaskScheduler机制被分配到CPU，无论是大型服务器环境（如大型机）、个人PC还是移动设备，都面临着调度器如何在满足高吞吐量、低时延、低功耗等多方面需求的同时，平衡各种矛盾的问题。 调度需求随着技术发展不断演变，早期关注的是提高吞吐量和响应时间，但随着实时性和节能性的重视，调度算法的设计也变得更加复杂。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS），短作业优先（SJF），轮询（RoundRobin），基于优先级（PriorityBased）以及动态优先级（DynamicPriorityBased）等，它们各自具有优缺点，如FCFS倾向于公平但可能牺牲效率，而SJF则可能导致饿死长任务。 文档还提到，例如CFS（ Completely Fair Scheduler）和彩票调度（LotteryScheduling）这样的算法，虽然看似不同，但其实都在追求某种形式的公平性，并通过调整策略如penalty和virtual deadline来实现动态资源分配。此外，内存管理和I/O调度也是调度的重要组成部分，如虚拟地址到物理地址的映射（VA–>scheduler–>PA）和Golang中的全局变量（G+P）调度。 面对这些复杂的调度算法，调度器的设计者需要权衡各种因素，如中断处理开销、上下文切换的影响，以及硬件特性如TLB刷新和CPU管道状态。同时，高性能和低功耗之间的冲突始终存在，需要在实际应用中找到最佳的平衡点。 华为OS内核实验室的这份文档提供了全面且深入的调度器演进知识，对于理解操作系统调度机制，优化任务执行性能，以及在不同场景下选择合适的调度策略具有极高的参考价值。无论你是系统开发者、研究者还是学生，都可以从中收获宝贵的理论和实践指导。