Linux4.15内核CFS调度器解析

"Linux CFS 调度器详解——基于Linux 4.15内核" 在Linux操作系统中，调度器扮演着至关重要的角色，它负责决定哪个进程应该获得CPU执行时间。这篇文档主要聚焦于Linux 4.15内核版本中的 Completely Fair Scheduler (CFS) 调度器，这是一个用于调度普通任务的关键组件。CFS的设计目标是确保所有运行的任务都能公平地共享处理器时间，从而实现系统资源的高效利用。 CFS调度器的核心思想是基于红黑树的数据结构来组织就绪态的任务。每个任务被表示为红黑树中的一个节点，通过虚拟运行时间(vruntime)来衡量其执行优先级。vruntime是根据任务的实际运行时间和权重动态计算的，使得CPU时间被公平地分配给所有任务。当需要选择下一个运行的任务时，CFS会找到红黑树中最左边的节点，即当前vruntime最小的任务，将其调度到CPU上执行。 Linux 4.15内核中的CFS调度器还包含了若干关键特性： 1. **动态优先级**：CFS支持动态优先级调整，这意味着任务的执行优先级可以根据其行为和系统状况实时改变。例如，长时间未执行的任务将获得更高的优先级，以便尽快恢复执行。 2. **时间片旋转**：CFS并不固定时间片，而是采用动态时间片旋转策略。任务在执行一定时间后（称为超时时间）会被抢占，让其他任务有机会执行。超时时间是根据当前系统负载动态计算的，以适应不同工作负载的场景。 3. **负载均衡**：为了确保整个系统的性能，CFS会定期进行负载均衡，将CPU密集型任务从过载的CPU移到空闲的CPU上，以避免单个CPU过载而其他CPU空闲的情况。 4. **调度类**：从2.6.23内核版本开始，Linux调度器引入了模块化设计，也就是调度类。这使得不同的调度算法可以共存，并各自负责调度特定类型的任务。例如，除了CFS调度器外，还有实时调度器（RT scheduler）、截止期调度器（Deadline scheduler）和空闲任务调度器等，它们按优先级顺序执行。 5. **可插拔架构**：Linux调度器的模块化设计允许开发者轻松插入新的调度类或自定义调度算法，以适应特定应用需求或优化性能。 6. **交互性**：CFS特别注重系统交互性，即使在高负载情况下，也能确保用户界面和其他交互式任务的响应性。 Linux 4.15内核的CFS调度器通过公平的资源分配策略，有效提升了系统的整体性能和用户体验。对于理解和分析最新的Linux内核代码，这份文档提供了宝贵的参考资料。