本文檔基于linux3.14 ，linux內(nèi)核調(diào)度詳解

　　1、概述

　　1.1、調(diào)度策略

　　定義位于

　　SCHED_NORMAL：普通的分時進程，使用的fair_sched_class調(diào)度類

　　SCHED_FIFO：先進先出的實時進程。當調(diào)用程序把CPU分配給進程的時候，它把該進程描述符保留在運行隊列鏈表的當前位置。此調(diào)度策略的進程一旦使用CPU則一直運行。如果沒有其他可運行的更高優(yōu)先級實時進程，進程就繼續(xù)使用CPU，想用多久就用多久，即使還有其他具有相同優(yōu)先級的實時進程處于可運行狀態(tài)。使用的是rt_sched_class調(diào)度類。

　　SCHED_RR：時間片輪轉(zhuǎn)的實時進程。當調(diào)度程序把CPU分配給進程的時候，它把該進程的描述符放在運行隊列鏈表的末尾。這種策略保證對所有具有相同優(yōu)先級的SCHED_RR實時進程進行公平分配CPU時間，使用的rt_sched_class調(diào)度類

　　SCHED_BATCH：是SCHED_NORMAL的分化版本。采用分時策略，根據(jù)動態(tài)優(yōu)先級，分配CPU資源。在有實時進程的時候，實時進程優(yōu)先調(diào)度。但針對吞吐量優(yōu)化，除了不能搶占外與常規(guī)進程一樣，允許任務運行更長時間，更好使用高速緩存，適合于成批處理的工作，使用的fair_shed_class調(diào)度類

　　SCHED_IDLE：優(yōu)先級最低，在系統(tǒng)空閑時運行，使用的是idle_sched_class調(diào)度類，給0號進程使用

　　SCHED_DEADLINE：新支持的實時進程調(diào)度策略，針對突發(fā)型計算，并且對延遲和完成時間敏感的任務使用，基于EDF（earliest deadline first）,使用的是dl_sched_class調(diào)度類。

　　1.2、調(diào)度類

　　Next:指向下一個調(diào)度類,用于在函數(shù)pick_next_task、check_preempt_curr、set_rq_online、set_rq_offline用于遍歷整個調(diào)度類根據(jù)調(diào)度類的優(yōu)先級選擇調(diào)度類。優(yōu)先級為stop_sched_class->dl_sched_class->rt_sched_class->fair_sched_class->idle_sc*hed_class

　　enqueue_task:將任務加入到調(diào)度類中

　　dequeue_task:將任務從調(diào)度類中移除

　　yield_task/ yield_to_task:主動放棄CPU

　　check_preempt_curr:檢查當前進程是否可被強占

　　pick_next_task:從調(diào)度類中選出下一個要運行的進程

　　put_prev_task:將進程放回到調(diào)度類中

　　select_task_rq:為進程選擇一個合適的cpu的運行隊列

　　migrate_task_rq:遷移到另外的cpu運行隊列

　　pre_schedule:調(diào)度以前調(diào)用

　　post_schedule:通知調(diào)度器完成切換

　　task_waking、task_woken:用于進程喚醒

　　set_cpus_allowed:修改進程cpu親和力affinity

　　rq_online:啟動運行隊列

　　rq_offline:關閉運行隊列

　　set_curr_task:當進程改變調(diào)度類或者進程組時被調(diào)用

　　task_tick:將會引起進程切換，驅(qū)動運行running強占。由time_tick調(diào)用

　　task_fork:進程創(chuàng)建時調(diào)用，不同調(diào)度策略的進程初始化不一樣

　　task_dead:進程結(jié)束時調(diào)用

　　switched_from、switched_to:進程改變調(diào)度器時使用

　　prio_changed:改變進程優(yōu)先級

　　1.3、調(diào)度觸發(fā)

　　調(diào)度的觸發(fā)主要有兩種方式，一種是本地定時中斷觸發(fā)調(diào)用scheduler_tick函數(shù)，然后使用當前運行進程的調(diào)度類中的task_tick，另外一種則是主動調(diào)用schedule，不管是哪一種最終都會調(diào)用到__schedule函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用pick_netx_task，通過rq->nr_running ==rq->cfs.h_nr_running判斷出如果當前運行隊列中的進程都在cfs調(diào)度器中，則直接調(diào)用cfs的調(diào)度類（內(nèi)核代碼里面這一判斷使用了likely說明大部分情況都是滿足該條件的）。如果運行隊列不都在cfs中，則通過優(yōu)先級stop_sched_class->dl_sched_class->rt_sched_class->fair_sched_class->idle_sched_class遍歷選出下一個需要運行的進程。然后進程任務切換。

　　處于TASK_RUNNING狀態(tài)的進程才會被進程調(diào)度器選擇，其他狀態(tài)不會進入調(diào)度器。系統(tǒng)發(fā)生調(diào)度的時機如下：

　　à調(diào)用cond_resched()時

　　à顯式調(diào)用schedule()時

　　à從中斷上下文返回時

　　當內(nèi)核開啟搶占時，會多出幾個調(diào)度時機如下：

　　à在系統(tǒng)調(diào)用或者中斷上下文中調(diào)用preemt_enable()時（多次調(diào)用系統(tǒng)只會在最后一次調(diào)用時會調(diào)度）

　　à在中斷上下文中，從中斷處理函數(shù)返回到可搶占的上下文時

　　1.4、__schedule的實現(xiàn)

　　分析_schedule的實現(xiàn)有利于理解調(diào)度類的實體如果在

　　其中有幾個重要的與調(diào)度器密切相關的函數(shù)：

　　pre_scheduleà prev->sched_class->pre_schedule 在調(diào)度以前調(diào)用

　　put_prev_taskàprev->sched_class->put_prev_task 將前一個進程調(diào)度以前放回調(diào)度器中

　　pick_next_taskà class->pick_next_task從調(diào)度器中選出下一個需要運行的進程

　　post_scheduleà rq->curr->sched_class->post_scheduleCFS中為NULL

　　2、 CFS調(diào)度

　　該部分代碼位于linux/kernel/sched/fair.c中

　　定義了const struct

　　sched_classfair_sched_class，這個是CFS的調(diào)度類定義的對象。其中基本包含了CFS調(diào)度的所有實現(xiàn)。

　　CFS實現(xiàn)三個調(diào)度策略：

　　1> SCHED_NORMAL這個調(diào)度策略是被常規(guī)任務使用

　　2> SCHED_BATCH 這個策略不像常規(guī)的任務那樣頻繁的搶占，以犧牲交互性為代價下，因而允許任務運行更長的時間以更好的利用緩存，這種策略適合批處理

　　3> SCHED_IDLE 這是nice值甚至比19還弱，但是為了避免陷入優(yōu)先級導致問題，這個問題將會死鎖這個調(diào)度器，因而這不是一個真正空閑定時調(diào)度器

　　CFS調(diào)度類：

　　n enqueue_task(…) 當任務進入runnable狀態(tài)，這個回調(diào)將把這個任務的調(diào)度實體（entity）放入紅黑樹并且增加nr_running變量的值

　　n dequeue_task(…) 當任務不再是runnable狀態(tài)，這個回調(diào)將會把這個任務的調(diào)度實體從紅黑樹中取出，并且減少nr_running變量的值

　　n yield_task(…) 除非compat_yield sysctl是打開的，這個回調(diào)函數(shù)基本上就是一個dequeue后跟一個enqueue，這那種情況下，他將任務的調(diào)度實體放入紅黑樹的最右端

　　n check_preempt_curr(…) 這個回調(diào)函數(shù)是檢查一個任務進入runnable狀態(tài)是否應該搶占當前運行的任務

　　n pick_next_task(…) 這個回調(diào)函數(shù)選出下一個最合適運行的任務

　　n set_curr_task(…) 當任務改變他的調(diào)度類或者改變他的任務組，將調(diào)用該回調(diào)函數(shù)

　　n task_tick(…) 這個回調(diào)函數(shù)大多數(shù)是被time tick調(diào)用。他可能引起進程切換。這就驅(qū)動了運行時搶占

　　2.1、調(diào)度實體

　　其中幾個重要的變量

　　每一個進程的task_struct中都嵌入了sched_entry對象，所以進程是可調(diào)度的實體，但是可調(diào)度的實體不一定是進程，也可能是進程組。

　　2.2、CFS調(diào)度

　　Tcik 中斷，主要會更新調(diào)度信息，然后調(diào)整當前進程在紅黑樹中的位置。調(diào)整完成以后如果當前進程不再是最左邊的葉子，就標記為Need_resched標志，中斷返回時就會調(diào)用scheduler()完成切換、否則當前進程繼續(xù)占用CPU。從這里可以看出CFS拋棄了傳統(tǒng)時間片概念。Tick中斷只需要更新紅黑樹。

　　紅黑樹鍵值即為vruntime，該值通過調(diào)用update_curr函數(shù)進行更新。這個值為64位的變量，會一直遞增，__enqueue_entity中會將vruntime作為鍵值將要入隊的實體插入到紅黑樹中。__pick_first_entity會將紅黑樹中最左側(cè)即vruntime最小的實體取出。

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