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2008-06-16 12:53:10

CFS介绍
    自从2.6.23之后,linux采用了新的调度方式,称为:Completely Fair Scheduler(完全公平调度程序)缩写为CFS.
    完全公平调度程序(CFS)试图按照对 CPU 时间的 “最大需求(gravest need)” 运行任务;这有助于确保每个进程可以获得对 CPU 的公平共享。如果某个任务休眠时间 “非常短”,那么 CFS 不会将该任务视为休眠任务 — 短暂休眠的进程可能会获得一些额外时间,但是决不会超过它的未休眠时间。
Con Kolivas 证明了实现 “公平调度” 不会与交互性的延迟目标相冲突。他已经使用 RSDL/SD 调度程序证明,公平性可以很轻易地实现,不需要使用复杂的启发式处理来判断进程的交互性。
    CFS 没有使用优先级数组,它去掉了 vanilla 调度程序的数组切换工件。RSDL 和 CFS 之间的重要区别包括以下几点:
    1、RSDL 基于 “严格的公平性” 概念;然而,CFS 还考虑到交互式进程的休眠时间长度,因此,短暂休眠进程对 CPU 时间的占用会略微多一些。
    2、RSDL 使用诸如 vanilla 调度程序这样的优先级队列,而 CFS 没有使用。
    3、RSDL 和 vanilla 调度程序会受到数组切换工件的影响,而 CFS 不会。
CFS 不会跟踪休眠时间,也不会使用启发式处理识别交互式任务 — 它仅仅确保在既定时间内,对于一定数量的可运行进程,每个进程获得公平的 CPU 占用。


CFS工作原理
    CFS 调度程序使用安抚(appeasement)策略确保公平性。当某个任务进入运行队列后,将记录当前时间,当某个进程等待 CPU 时,将对这个进程的 wait_runtime 值加一个数,这个数取决于运行队列当前的进程数。当执行这些计算时,也将考虑不同任务的优先级值。 将这个任务调度到 CPU 后,它的 wait_runtime 值开始递减,当这个值递减到其他任务成为红黑树的最左侧任务时,当前任务将被抢占。通过这种方式,CFS 努力实现一种理想 状态,即 wait_runtime 值为 0!
    CFS 维护任务运行时(相对于运行队列级时钟,称为 fair_clock(cfs_rq->fair_clock)),它在某个实际时间的片段内运行,因此,对于单个任务可以按照理想的速度运行。
 例如,如果具有 4 个可运行的任务,那么 fair_clock 将按照实际时间速度的四分之一增加。每个任务将设法跟上这个速度。这是由分时多任务处理的量子化特性决定的。也就是说,在任何一个时间段内只有一个任务可以运行;因此,其他进程在时间上的拖欠将增大(wait_runtime)。因此,一旦某个任务进入调度,它将努力赶上它所欠下的时间(并且要比所欠时间多一点,因为在追赶时间期间,fair_clock 不会停止计时)。
    加权任务引入了优先级。假设我们有两个任务:其中一个任务占用 CPU 的时间量是另一个任务的两倍,比例为 2:1。执行数学转换后,对于权重为 0.5 的任务,时间流逝的速度是以前的两倍。我们根据 fair_clock 对树进行排队。
    请注意,CFS 没有使用时间片(time slices),至少,没有优先使用。CFS 中的时间片具有可变的长度并且动态确定。
    对于负载平衡程序,调度模块实现了迭代器,使用它遍历由调度模块管理的所有任务,从而进行负载平衡。

CFS阅读建议
 
    通过代码的阅读可以更清晰的了解CFS的工作原理和调度方式。建议通过两种方式来阅读:
    1、阅读 /Documentation 中的相关文档,了解大概情况
    2、阅读源代码,通过部分代码的阅读和尝试修改来完善对CFS的认识。
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