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彻底理解Linux 进程调度所有知识点( 四 )

Linux

数组值计算公式是：weight = 1024 / 1.25nice 。
调度周期如果一个 CPU 上有 N 个优先级相同的进程 ， 那么每个进程会得到 1/N 的执行机会 ， 每个进程执行一段时间后 ， 就被调出 ， 换下一个进程执行 。如果这个 N 的数量太大 ， 导致每个进程执行的时间很短 ， 就要调度出去 ， 那么系统的资源就消耗在进程上下文切换上去了 。
所以对于此问题在 CFS 中则引入了调度周期 ， 使进程至少保证执行0.75ms 。调度周期的计算通过如下代码：
static u64 __sched_period(unsigned long nr_running){ if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))  return nr_running * sysctl_sched_min_granularity; else  return sysctl_sched_latency;} static unsigned int sched_nr_latency = 8;unsigned int sysctl_sched_latency   = 6000000ULL;unsigned int sysctl_sched_min_granularity   = 750000ULL;当进程数目小于8时 ， 则调度周期等于6ms 。当进程数目大于8时 ， 则调度周期等于进程的数目乘以0.75ms 。
虚拟运行时间根据上面进程实际运行时间的公式 ， 可以看出 ， 权重不同的2个进程的实际执行时间是不相等的 ， 但是 CFS 想保证每个进程运行时间相等 ， 因此 CFS 引入了虚拟时间的概念 。虚拟时间(vriture_runtime)和实际时间(wall_time)转换公式如下：
vriture_runtime = (wall_time * NICE0_TO_weight) / weight
其中 ， NICE0_TO_weight 代表的是 nice 值等于0对应的权重 ， 即1024 ， weight 是该任务对应的权重 。
权重越大的进程获得的虚拟运行时间越小 ， 那么它将被调度器所调度的机会就越大 ， 所以 ， CFS 每次调度原则是：总是选择 vriture_runtime 最小的任务来调度 。
为了能够快速找到虚拟运行时间最小的进程 ， Linux 内核使用红黑树来保存可运行的进程 。CFS跟踪调度实体sched_entity的虚拟运行时间vruntime ， 将sched_entity通过enqueue_entity()和dequeue_entity()来进行红黑树的出队入队 ， vruntime少的调度实体sched_entity排列到红黑树的左边 。

彻底理解Linux 进程调度所有知识点

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如上图所示 ， 红黑树的左节点比父节点小 ， 而右节点比父节点大 。所以查找最小节点时 ， 只需要获取红黑树的最左节点即可 。
相关步骤如下：
  1. 每个sched_latency周期内 ， 根据各个任务的权重值 ， 可以计算出运行时间runtime；
  2. 运行时间runtime可以转换成虚拟运行时间vruntime；
  3. 根据虚拟运行时间的大小 ， 插入到CFS红黑树中 ， 虚拟运行时间少的调度实体放置到左边；

彻底理解Linux 进程调度所有知识点

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  1. 在下一次任务调度的时候 ， 选择虚拟运行时间少的调度实体来运行 。pick_next_task 函数就是从从就绪队列中选择最适合运行的调度实体 ， 即虚拟时间最小的调度实体 ， 下面我们看下 CFS 调度器如何通过 pick_next_task 的回调函数 pick_next_task_fair 来选择下一个进程的 。
选择下一个进程
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pick_next_task_fair 会判断上一个 task 的调度器是否是 CFS ， 这里我们默认都是 CFS 调度：
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update_currupdate_curr 函数用来更新当前进程的运行时间信息:
static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq){ struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr; u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)); u64 delta_exec;  if (unlikely(!curr))  return;  delta_exec = now - curr->exec_start;                  ------(1) if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))  return;  curr->exec_start = now;                               ------(2)  schedstat_set(curr->statistics.exec_max,        max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));  curr->sum_exec_runtime += delta_exec;                 ------(3) schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);  curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);  ------(4) update_min_vruntime(cfs_rq);                          ------(5)   account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);}


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