Linux CFS 虚拟时间更新

参考文献：《linux kernel development》P43 下载见 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-06/37776.htmP43讲到关于linux的CFS的调度依据vruntime的时候，想对起做一些深入的了解，加深记忆。我就暂且从书上所提到的Update_curr函数开始，前面的某些函数调用过程，待清楚之后再做分享。首先做摘要：nice和prio的关系如下：#define NICE_TO_PRIO（nice）（MAX_RT_PRIO+nice+20）#define PRIO_TO_NICE（prio）（prio-MAX_RT_PRIO-20）其中，MAX_RT_PRIO=100,nice的值在-20到19之前，那么优先级就在100 -139之间。prio和weight之间的转换关系参见prio_to_weight。CFS可实现几种不同的公平策略，这些策略是根据调度的对象的不同来区分的。默认的是不开组调度的公平策略，即调度的单位是每个调度实体。我们来详细看一下是怎么调度的：假设现在系统有A，B，C三个进程，A.weight=1,B.weight=2,C.weight=3.那么我们可以计算出整个公平调度队列的总权重是cfs_rq.weight = 6，很自然的想法就是，公平就是你在重量中占的比重的多少来拍你的重要性，那么，A的重要性就是1/6,同理，B和C的重要性分别是2/6,3/6.很显然C最重要就应改被先调度，而且占用的资源也应该最多，即假设A，B,C运行一遍的总时间假设是6个时间单位的话，A占1个单位，B占2个单位，C占三个单位。这就是CFS的公平策略。 linux内核采用了计算公式： ideal_time = sum_runtime *se.weight/cfs_rq.weightideal_time:每个进程应该运行的时间sum_runtime:运行队列中所有任务运行完一遍的时间se.weight:当前进程的权重cfs.weight:整个cfs_rq的总权重这里se.weight和cfs.weight根据上面讲解我们可以算出，sum_runtime是怎们计算的呢，linux内核中这是个经验值，其经验公式是：（1） sum_runtime=sysctl_sched_min_granularity *nr_running（if 进程数 > 5）（2） sum_runtime=sysctl_sched_latency = 20ms （if 进程数 <=5）注：sysctl_sched_min_granularity =4mslinux内核代码中是通过一个叫vruntime的变量来实现上面的原理的，即：每一个进程拥有一个vruntime,每次需要调度的时候就选运行队列中拥有最小vruntime的那个进程来运行，vruntime在时钟中断里面被维护，每次时钟中断都要更新当前进程的vruntime,即vruntime以如下公式逐渐增长：（1） vruntime += delta* NICE_0_LOAD/se.weight;（if curr.nice！=NICE_0_LOAD）（2）vruntime += delta; （ifcurr.nice=NICE_0_LOAD）下面看看vruntime更新具体是怎么实现的。
Update_curr：delta_exec=（unsignedlong）（now->curr->exec_starrt）; __update_curr（cfs_rq,curr,delta_exec）;__update_curr:delta_exec_weighted=calc_delta_fair（delta_exec,curr）; Curr->vruntime+=delta_exec_weighted;Calc_delta_fair： if （unlikely（se->load.weight ！= NICE_0_LOAD）） 1. delta = calc_delta_mine（delta, NICE_0_LOAD, &se->load）; 2. return delta; //nice=/！=NICE_0_LOAD Calc_delta_mine: /* delta*=weight/lw */ tmp = （u64）delta_exec * weight; 1. if （unlikely（tmp > WMULT_CONST）） 2. tmp = SRR（SRR（tmp, WMULT_SHIFT/2） * lw->inv_weight, 3. WMULT_SHIFT/2）; 4. else 5. tmp = SRR（tmp * lw->inv_weight, WMULT_SHIFT）; 从这些代码可以看出上述结论！继续摘抄。。。在每次更新完vruntime之后，将会进行一次检查，要不要设置调度位TIF_NEED_SCHED。通过以上分析，我们基本上已经分析了不开组调度的情况下，进程一般的调度的原理。附加我们再举一个极端的情况假设有两个用户A，B，注意这里使用户。A用户有1个进程a且a.weight=1;B用户也有1个进程b且b.weight=1000,根据上面的公平理论，我们可以发现B用户可能会一直霸占cpu，在用户更多的情况下，肯能会更糟。为了解决这种问题，CFS引入了组调度，即调度的对象不仅仅限于调度实体，而是可以以用户为调度单位，即A和B位调度单位的话，A B各占50%的CPU。而且只要一个组里的进程被调度，其他的进程也会跟着被调度，但是占用的CPU却至于用户有关。在文件sched.c中可以找到关于NICE_TO_PRIO和PRIO_TO_NICE以及prio_to_weight的定义。