Linux进程调度浅析

前言

Linux调度器把进程分为两大类：普通进程和实时进程

普通进程可以细分为：

• I/O密集型：I/O密集型的进程大部分时间用来提交I/O请求或者等待I/O请求。比如等待鼠标和键盘操作的程序就是IO密集型的。
• CPU密集型 ：CPU密集型的进程大部分时间用在执行代码上，比如视频编码和解码的程序是CPU密集型的。

Linux系统的调度程序更倾向于调用I/O密集型的进程，这样可以提供更好的程序响应速度。

实时进程：就是一些对延迟容忍度比较低的程序，比如视频播放软件，如果长时间等待，会影响电影的播放效果。

Linux调度器的历史实现

Linux2.4

Linux2.4的调度器主要通过改变进程的优先级，来实现对不同进程的调度。

实时进程：

对于实时进程来说，它的优先级是静态设定好的，而且它的优先级始终高于普通进程。实时进程的调度策略有两种：

• 一种是FIFO，first in first out，先进先出原则，最先进入对垒的进程，最先开始运行
• 另一种是Round Robin：这是比较公平的轮转策略，相同优先级的进程轮流运行。

普通进程：

更倾向于让I/O密集型的进程运行

Linux2.4内核的一个缺点是他不是抢占式的，对实时进程的支持力度不够。

Linux2.6.34

在《Linux内核设计与实现》书中，介绍了新的Linux2.6.34的进程调度。

CFS完全公平调度室，是内核最终采用的调度器，它采用的是完全公平的设计思想。

对于实时进程，采用实时调度器模块，对于普通进程使用CFS调度模块。

CFS调度，把CPU当做一种资源，在调度的时候，选择对CPU资源消耗最少的进程来运行，这就是完全公平的思路。

CFS调度器实现：

CFS调度算法主要包括几个部分

1. 时间记账：CFS使用vruntime变量，来存放进程的虚拟运行时间。虚拟运行时间的计算涉及所有可运行进程总数的标准化，它是以ns为单位。vruntime用表示一个进程运行了多久，以及他还应该运行多长时间。
2. 进程选择：CFS每次选择进程，都会选择vruntime最小的那个进程来运行。 系统中有很多可运行进程，CFS使用红黑树来存放进程，每一次调度是时候，从红黑树的最左边读取一个叶子节点，
3. 调度入口：进程调度的入口是schedule（）函数，它的作用是检查每一个调度类，从最高优先级的调度类里面选择最高优先级的进程。
4. 睡眠和唤醒：进程的睡眠涉及两种状态，TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE，他们的区别是TASK_UNINTERRUPTIBLE会忽略信号，而TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程接收到信号，如果满足条件，进程的状态会转成TASK_RUNNING，并且被移除等待队列。

参考文献

《Linux内核设计与实现》Robert Love（著） 陈莉君 康华 翻译

Linux 调度器发展简述