Linux调度算法代码解析 (linux调度算法代码)

在操作系统中，调度算法是非常重要的一部分。调度算法的目的是在多个进程之间分配CPU使用权，使其能够高效、公平地利用CPU资源。Linux系统中采用了多种调度算法，其中最常用的是CFS（Completely Fr Scheduler，完全公平调度器）算法。本文将对Linux的调度算法进行代码解析，帮助读者更好地理解这一重要的系统组成部分。

一、调度算法的原理和特点

调度算法的主要目的是通过调度器来平衡各种进程之间的CPU的使用，从而使得这些进程在一个公平的环境下进行。为达到这个目的，Linux采用了CFS调度算法。CFS调度算法采用了一种新的方法，通过对进程的虚拟运行时间进行跟踪，来判断哪个进程应该获得CPU使用权。

CFS的特点是完全公平、完全可公平共享。每个进程都有相应的虚拟运行时间，调度器会根据进程的虚拟运行时间来进行调度，以保证每个进程都能够得到相应的使用CPU的机会。此外，CFS还采用了一种称为“红黑树”的数据结构，以便能够高效地维护运行队列和完全公平分配CPU资源。

二、CFS算法的实现

CFS算法的实现主要是通过sched_fr.c文件。该文件定义了多个结构体，包含了CFS执行所需的各种数据结构及功能函数。下面对其中比较重要的 结构体进行简单介绍：

1. sched_entity结构体

sched_entity是CFS调度器中的基本数据类型之一，它保存了单个进程的调度信息。其中，vruntime字段表示该进程的虚拟运行时间，以纳秒为单位。vruntime的值越小，进程的优先级就越高。

2. sched_class结构体

sched_class结构体是一个调度策略的主要模块。它包含了一些钩子函数，通过这些函数来控制进程的调度。主要有enqueue_task和dequeue_task两个函数，用于将指定进程加入或移出调度器。

3. cfs_rq结构体

cfs_rq是一个运行队列结构体，被用来维护所有CFS进程的调度状态。在cfs_rq结构体中，每一个vruntime值最小的sched_entity结构体会获得CPU使用权。

除了上述结构体之外，sched_fr.c文件还包含了多个重要的函数，比如下面两个函数：

1. __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)

用于将一个进程加入到运行队列中，并将该进程的vruntime加到队列总时间上。

2. __Dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int b)

用于将一个进程从运行队列中取出，并更新队列总时间。

三、CFS算法的优劣势分析

1. 优势

CFS的主要优点是完全公平和完全可公平共享。这意味着，对于同样的CPU时间限制，每个进程都有相应的时间份额。这使得所有进程获得了公平的CPU使用机会。此外，CFS还采用了一种红黑树数据结构，以便能够高效地维护运行队列和完全公平分配CPU资源。

2. 劣势

CFS的主要问题是对于CPU密集的多核应用程序效率不高。当多个CPU密集型进程竞争时，CFS会将CPU资源分配给每个进程，这导致了CPU利用率下降。此外，CFS适用于公平调度，但并不适合实时调度。在实时操作系统中，需要更快的调度时间和更精确的调度算法。

四、

本文对Linux的调度算法进行了代码解析，主要针对了CFS算法。CFS算法采用了虚拟运行时间来跟踪进程，以保证更高优先级的进程能获得CPU使用权。此外，CFS还采用了红黑树等数据结构，以便能够高效地维护运行队列和完全公平分配CPU资源。

虽然CFS算法在公平性方面有很大的优势，但对于CPU密集型任务来说，效率过低。因此，在Linux系统调度算法的选择上，需要根据具体情况来选择合适的算法。