Linux 计划系统：从 scheduler 到调度程序115

引言进程调度是操作系统的核心功能之一，它决定了系统如何分配 CPU 时间给不同的进程。Linux 使用一种分层的计划系统来管理进程调度，其中每个层次都提供了一组不同的调度策略。本文将深入探讨 Linux 计划系统的各个层次，从底层的 scheduler 到顶层的调度程序。

Linux SchedulerLinux 的 scheduler 是操作系统的核心，负责从运行队列中选择要执行的进程。它是一个抢占式调度程序，这意味着它可以随时中断一个正在运行的进程，如果它发现了一个优先级更高的进程。scheduler 使用公平调度 (CFS) 算法，该算法旨在以公平的方式为所有进程分配 CPU 时间。

CFS 算法CFS 算法通过跟踪每个进程的虚拟运行时间 (vruntime) 来工作。vruntime 是一个随时间增加的值，表示该进程运行了多长时间。当选择要执行的进程时，scheduler 会比较每个进程的 vruntime，并选择 vruntime 最小的进程。这确保了所有进程都以大致相同的方式获得 CPU 时间，即使它们的优先级不同。

调度程序Linux 的调度程序是运行在 scheduler 之上的软件组件。它们提供了一组不同的调度策略，可用于根据特定标准（例如优先级、CPU 亲和性等）安排进程。最常见的调度程序是完全公平调度程序 (CFS)，它实现了 CFS 算法。其他调度程序包括调度类 (SCHED_CLASS) 和调度实体 (SCHED_ENTITY)，它们允许对进程调度进行更精细的控制。

调度策略Linux 提供了几种调度策略，允许系统管理员调整系统如何调度进程。这些策略包括：* SCHED_NORMAL：此策略是默认策略，用于大多数进程。它提供公平的调度，并确保所有进程都获得大致相同数量的 CPU 时间。
* SCHED_FIFO：此策略使用先到先得 (FIFO) 算法，这意味着最早到达的进程将首先执行。这是实时应用程序的好选择，它们需要可靠的执行时间。
* SCHED_RR：此策略使用循环抢占调度算法，其中每个进程都会执行固定时间量（称为时间片），然后被另一个进程抢占。这对于需要公平调度但又不能容忍长时间抢占的应用程序非常有用。

其他概念除了scheduler、调度程序和调度策略之外，Linux 计划系统还包含其他一些重要概念：* 优先级：每个进程都有一个优先级值，用于确定在调度时它的重要性。优先级较高的进程将更频繁地被调度。
* CPU 亲和性：进程可以被绑定到特定 CPU 或一组 CPU 上，这有助于提高性能或隔离对特定资源的需求。
* 调度器树：调度器树是一个数据结构，scheduler 使用它来跟踪系统中的所有进程和它们的调度信息。

结论Linux 的计划系统是一个复杂而强大的系统，可用于管理进程调度。通过理解 scheduler、调度程序、调度策略和其他相关概念，系统管理员可以优化系统性能，并确保所有进程都获得公平的 CPU 时间分配。掌握 Linux 计划系统的知识对于任何想要优化 Linux 服务器性能的系统管理员来说都是至关重要的。

2024-12-08

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