Linux调度器介绍

Linux内核提供可以下调度算法

#define SCHED_OTHER		0
#define SCHED_FIFO		1
#define SCHED_RR		2
#define SCHED_BATCH		3
#define SCHED_ISO		4
#define SCHED_IDLE		5
#define SCHED_DEADLINE  6

Linux 内核调度策略概览 ​

以下是关于Linux内核调度方式的介绍。

Linux 调度方式概览 ​

详细介绍 ​

1. SCHED_OTHER (SCHED_NORMAL) 这是 Linux 内核默认的调度策略，适用于绝大多数非实时任务。它的目标是确保所有任务都能公平地获得CPU时间，以提供良好的系统响应性。

   • 老版本： 在Linux 2.6.23到6.5版本中，SCHED_OTHER 策略由**完全公平调度器（Completely Fair Scheduler, CFS）**实现。CFS通过虚拟运行时（vruntime）来跟踪每个任务的CPU使用情况，确保所有任务的vruntime值尽可能接近，从而实现“完全公平”。
   • 新版本： 从Linux 6.6版本开始，内核开始将SCHED_OTHER策略逐步过渡到最早合格虚拟截止期限优先调度器（Earliest Eligible Virtual Deadline First, EEVDF）。EEVDF是CFS的演进版本，它引入了虚拟截止期限的概念，可以更好地处理延迟敏感型任务，提高系统的整体响应能力。

2. SCHED_FIFO (First In, First Out) SCHED_FIFO 是一种实时调度策略，它不使用时间片。一旦一个 SCHED_FIFO 任务被调度运行，它将持续执行，直到以下情况之一发生：

   • 任务被更高优先级的实时任务抢占。
   • 任务主动放弃 CPU（例如调用 sched_yield()）。
   • 任务进入等待状态（如等待 I/O）。 SCHED_FIFO 任务的静态优先级范围为1到99，任何实时任务的优先级都高于普通任务。

3. SCHED_RR (Round-Robin) SCHED_RR 和 SCHED_FIFO 相似，要区别在于对于相同优先级的任务，SCHED_RR 会采用时间片轮转的方式进行调度。当一个任务的时间片用完后，它会被放到队列末尾，等待下一次被调度。这确保了相同优先级的多个实时任务都能得到公平的执行机会，避免了其中一个任务长时间霸占CPU。

4. SCHED_BATCH SCHED_BATCH 是一种非交互式调度策略，它类似于 SCHED_OTHER，但会给予任务更长的时间片。这种策略的目的是为了减少上下文切换的开销，从而提高吞吐量。它通常用于那些不需要用户交互、长时间运行的CPU密集型批处理任务。

5. SCHED_ISO SCHED_ISO 是一种非主流的调度策略，它并非Linux主线内核的一部分。它由内核开发者Con Kolivas在ck补丁集中提出，旨在为交互性任务（如游戏、视频播放）提供更好的低延迟性能。由于它没有被合并到主线内核，因此很少在通用发行版中见到。

6. SCHED_IDLE SCHED_IDLE 是一种最低优先级的调度策略。只有当系统上没有任何其他任务可以运行时，SCHED_IDLE 任务才会被调度。它的优先级甚至低于具有最高“nice”值的 SCHED_OTHER 任务。这种策略适用于那些不重要的、可以随时被中断的后台任务，例如系统清理、垃圾回收等。

7. SCHED_DEADLINE SCHED_DEADLINE 是 Linux 内核中最新的实时调度策略。它基于 Earliest Deadline First (EDF) 算法，并结合了 Constant Bandwidth Server (CBS) 机制。SCHED_DEADLINE 任务在创建时会指定三个参数：runtime（任务需要运行的时间）、deadline（任务必须完成的截止时间）和period（任务重复执行的周期）。调度器会优先执行具有最早截止时间的任务，以确保它们能在截止日期前完成，适用于对时间约束要求最严格的应用程序。

例子 ​

用户 ​

#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 线程要执行的函数
void *thread_policy_function(void *arg) {
  int policy;
  struct sched_param param;

  // 获取并打印当前线程的调度策略值
  if (pthread_getschedparam(pthread_self(), &policy, &param) == 0) {
    printf("Thread policy value: %d\n", policy);
  } else {
    perror("pthread_getschedparam");
  }
  return NULL;
}

int main(void) {
  pthread_t thread;
  pthread_attr_t attr;

  pthread_attr_init(&attr);
  pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_OTHER);

  // 创建线程
  if (pthread_create(&thread, &attr, thread_policy_function, NULL) != 0) {
    perror("pthread_create");
    return 1;
  }

  pthread_join(thread, NULL);
  pthread_attr_destroy(&attr);

  return 0;
}

内核 ​

下面是一个线程化中断的线程创建函数

static int
setup_irq_thread(struct irqaction *new, unsigned int irq, bool secondary)
{
	struct task_struct *t;
	struct sched_param param = {
		.sched_priority = MAX_USER_RT_PRIO/2,
	};

	if (!secondary) {
		t = kthread_create(irq_thread, new, "irq/%d-%s", irq,
				   new->name);
	} else {
		t = kthread_create(irq_thread, new, "irq/%d-s-%s", irq,
				   new->name);
		param.sched_priority -= 1;
	}

	if (IS_ERR(t))
		return PTR_ERR(t);

	sched_setscheduler_nocheck(t, SCHED_FIFO, &param);

	new->thread = get_task_struct(t);
	set_bit(IRQTF_AFFINITY, &new->thread_flags);
	return 0;
}