CFS排程器的藝術--虛拟時鐘從實體HZ中分離

如果你覺沒有從cfs中看到什麼，那麼最簡單我告訴你，就是提高了響應速度，為何呢？在shell下執行vmstat，觀察cs字段，也就是1秒内程序切換的次數，然後盡量滿載系統，觀察cs和誰有關，它的值和程序的數量，程序的優先級有關，當程序的優先級很大的時候，cs的值就會減少，反之cs值會增加，我們看看這是為什麼，O(1)排程器中，時間片的配置設定是絕對的配置設定，也就是說排除程序饑餓和核心搶占，每個程序運作的時間片是絕對的，是按照它的nice值計算出來的，如果說有變動，那也隻是由于優先級動态調整導緻的變化，那時的時間片隻和程序的優先級有關，優先級變化幅度不大，時間片調整的也不多，是以我們不考慮優先級調整，一旦系統負載增加，排程完整個系統的所有程序的時間就會很長，活動程序數量越多，這一段時間就會越長，O(1)排程器中的時間片是固定的，那麼cfs中的呢？

cfs中的時間片是動态配置設定的，是按照比例配置設定的而不是按照優先級固定配置設定的，其精髓就是系統擁有一個可配置的系統排程周期，在該周期内運作完所有的程序，如果系統負載高了，那麼每一個程序在該周期内被配置設定的時間片都會減少，将這些程序減少的部分累積正好就是新程序的時間片，其實完全可以實作一個更簡單的cfs版本，按照固定的順序運作程序，就是将紅黑樹退化成一個先入先出的隊列，每個程序都排入程序，然後運作完按比例配置設定給它的動态時間片之後排入隊列最後，然後繼續下一個程序，如此反複，但是這樣實作的話很不靈活，很難實作核心的實時搶占和新程序的搶占以及程序喚醒後的補償，于是紅黑樹完美的解決了這一個問題，于是就出現了虛拟時鐘的概念，每一個程序都有一個虛拟時鐘，按照不同的速率在每一個實體時鐘節拍内向前推進，越高權值的程序的推進速率越慢，這樣它就可以運作更多的實體時間。cfs排程器選擇目前最慢的虛拟時鐘進行推進，做到了公平。

cfs排程器中配置設定的動态時間片和HZ沒有關系，它隻和程序的權值以及目前紅黑樹程序的總權值還有排程周期有關，它本質上是一個相對的概念而不像以前是一個絕對的概念，相對的概念就是比絕對的概念要靈活，比如用相對目錄的程式就比用絕對目錄的程式擁有更好的移植性。cfs排程器将時間片的概念進行了相對了，抽象出了虛拟時鐘的概念，如此一來1秒鐘内的程序切換次數就不再和程序優先值有關了，而是和排程周期和程序數量有關，理論上就是(程序數量)*(1秒/排程周期)次，當然加上搶占和新程序建立就不是這麼理想了，經過試驗，和理論資料差别不大，在同一負載下，提高或者降低多個程序的優先級在O(1)排程器下會引起vmstat中cs的變化，但是在cfs中vmstat中的cs值卻不會受到影響

 本文轉自 dog250 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/dog250/1274133