Documentation/translations/zh_CN/scheduler/sched-design-CFS.rst

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File Facts

System
Linux kernel
Corpus path
Documentation/translations/zh_CN/scheduler/sched-design-CFS.rst
Extension
.rst
Size
9019 bytes
Lines
206
Domain
Support Tooling And Documentation
Bucket
Documentation
Inferred role
Support Tooling And Documentation: documentation
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atlas-only

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:Original: Documentation/scheduler/sched-design-CFS.rst

:翻译:

  唐艺舟 Tang Yizhou <tangyeechou@gmail.com>

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完全公平调度器
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1. 概述
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CFS表示“完全公平调度器”，它是为桌面新设计的进程调度器，由Ingo Molnar实现并合入Linux
2.6.23。它替代了之前原始调度器中SCHED_OTHER策略的交互式代码。

CFS 80%的设计可以总结为一句话：CFS在真实硬件上建模了一个“理想的，精确的多任务CPU”。

“理想的多任务CPU”是一种（不存在的 :-)）具有100%物理算力的CPU，它能让每个任务精确地以
相同的速度并行运行，速度均为1/nr_running。举例来说，如果有两个任务正在运行，那么每个
任务获得50%物理算力。 --- 也就是说，真正的并行。

在真实的硬件上，一次只能运行一个任务，所以我们需要介绍“虚拟运行时间”的概念。任务的虚拟
运行时间表明，它的下一个时间片将在上文描述的理想多任务CPU上开始执行。在实践中，任务的
虚拟运行时间由它的真实运行时间相较正在运行的任务总数归一化计算得到。



2. 一些实现细节
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在CFS中，虚拟运行时间由每个任务的p->se.vruntime（单位为纳秒）的值表达和跟踪。因此，
精确地计时和测量一个任务应得的“预期的CPU时间”是可能的。

  一些细节：在“理想的”硬件上，所有的任务在任何时刻都应该具有一样的p->se.vruntime值，
  --- 也就是说，任务应当同时执行，没有任务会在“理想的”CPU分时中变得“不平衡”。

CFS的任务选择逻辑基于p->se.vruntime的值，因此非常简单：总是试图选择p->se.vruntime值
最小的任务运行（也就是说，至今执行时间最少的任务）。CFS总是尽可能尝试按“理想多任务硬件”
那样将CPU时间在可运行任务中均分。

CFS剩下的其它设计，一般脱离了这个简单的概念，附加的设计包括nice级别，多处理，以及各种
用来识别已睡眠任务的算法变体。



3. 红黑树
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CFS的设计非常激进：它不使用运行队列的旧数据结构，而是使用按时间排序的红黑树，构建出
任务未来执行的“时间线”。因此没有任何“数组切换”的旧包袱（之前的原始调度器和RSDL/SD都
被它影响）。

CFS同样维护了rq->cfs.min_vruntime值，它是单调递增的，跟踪运行队列中的所有任务的最小
虚拟运行时间值。系统做的全部工作是：使用min_vruntime跟踪，然后用它的值将新激活的调度
实体尽可能地放在红黑树的左侧。

运行队列中正在运行的任务的总数由rq->cfs.load计数，它是运行队列中的任务的权值之和。

CFS维护了一个按时间排序的红黑树，所有可运行任务以p->se.vruntime为键值排序。CFS从这颗
树上选择“最左侧”的任务并运行。系统继续运行，被执行过的任务越来越被放到树的右侧 --- 缓慢，
但很明确每个任务都有成为“最左侧任务”的机会，因此任务将确定性地获得一定量CPU时间。

总结一下，CFS工作方式像这样：它运行一个任务一会儿，当任务发生调度（或者调度器时钟滴答
tick产生），就会考虑任务的CPU使用率：任务刚刚花在物理CPU上的（少量）时间被加到
p->se.vruntime。一旦p->se.vruntime变得足够大，其它的任务将成为按时间排序的红黑树的

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Implementation Notes