多任务
多任务系统可以划分为两类:
- 非抢占式多任务
除非进程自己停止, 否则它会一直执行
- 抢占式多任务
由调度程序决定什么时候停止一个进程的运行, 以便其他进程能够得到运行的机会, 这个强制的挂起动作就叫做抢占
调度策略通常通常在两个矛盾的目标中间寻找平衡
- 进程的响应迅速
- 最大系统利用率
进程优先级
用户和系统都可以通过设置进程的优先级来影响系统的调度
Linux系统采用了两种不同的优先级范围:
- nice值
范围是-20到+19, 默认值是0, 越大的nice值意味着更低的优先级, 低nice值得进程可以过得更多的处理器时间 - 实时优先级
默认它的变化范围是0到99, 越高的实时优先级意味着进程优先级越高, 任何实时的优先级都高于普通的进程
时间片
是一个数值, 表示进程在被强占前所能持续运行的时间, 调度策略必须规定一个默认的时间片, 但是这并不是一个简单的事情,
过长: 导致系统对交互的响应表现欠佳, 让人觉得无法并发执行应用程序
过短: 明显增加进程切换带来的处理器耗时
默认时间片
IO消耗型: 不需要更多的时间片
处理器消耗型: 希望越长的时间片
所以默认的时间片很短, 10ms
Linux的CFS调度器并没有直接分配时间片到进程, 它是将处理器的使用比划分给了进程, 这样一来进程所获得的的处理器时间和系统的负载密切相关
这个比例进一步还会受进程nice值得影响, nice值作为权重将调整进程所使用的处理器时间比
是否抢占:
- 优先级
- 是否有时间片
在Linux CFS 调度器中, 抢占时机取决于新的可运行程序消耗了多少处理器使用比, 如果消耗的使用比比当前进程小, 则新进程立刻投入运行, 抢占当前进程, 否则, 推迟其运行
CFS
允许每个进程运行一段时间, 循环轮转, 选择运行最少的进程作为下一个进程
在所有可运行进程总数基础上计算出一个进程应该运行多久, 而不是依靠nice值来计算时间片,
nice值在CFS中作为进程获取得的处理器运行比的权重, 越高的nice值或者更低的处理器使用权重
每个进程都按其权重在全部可运行进程中所占比例的时间片来运行, 为了计算准确的时间片, CFS为完美多任务中的无限小调度周期的近似值设立了一个目标, 这个目标成为目标延迟,
越小的调度周期将带来越好的交互性, 同时也跟接近完美的多任务接受更高的切换代价和更差的系统吞吐
相同nice值
我们假定 目标延迟 是20ms, 如果有两个同样优先级的程序, 每个人物被其他抢占前可以运行10ms, 如果4个 每个5ms, 如果无限大, 每个运行的时间片趋于0
由此产生了 最小粒度 默认的情况下这个值是1ms
不同nice值
我们来看看具有不同的nice值得两个可运行程序
目标延迟: 20ms
A: nice值是0, B:nice值是5
B是A的1/3 ?
A: 20 * 3 / 4 = 15
B: 20 * 1 / 4 = 5
vruntime
CFS使用vruntime变量来记录一个程序到底运行了多长时间以及它还应该再运行多久
进程选择
选择具有最小vruntime的任务
CFS采用红黑树来组织可运行队列, 并利用其迅速找到最小的vruntime值进程
所有进程最左边的那个叶子节点,
抢占
从一个可执行进程切换到另一个可执行进程, 由定义在kernel/sched.c中的context_switch函数负责处理
保存,恢复栈信息和寄存器信息
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