使用完全公平调度程序（CFS）进行多任务处理（4）内核中的变化

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Linux 2.6.24 版本中有哪些值得期待的新变化？新版本中不再追赶全局时钟（fair_clock），任务之间将彼此追赶。将引入每个任务（调度实体）的时钟 vruntime（wall_time/task_weight），并且将使用近似的平均时间初始化新任务的时钟。
其他重要改动将影响关键数据结构。下面展示了 struct sched_entity 中的预期变动：
清单 6. 2.6.24 版本中 sched_entity 结构的预期变动

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struct sched_entity { /* Defined in /usr/include/linux/sched.h */ - long    wait_runtime; - s64     fair_key; + u64     vruntime; - u64     wait_start_fair; - u64     sleep_start_fair;       ...       ... }

以下是 struct cfs_rq 中的变动：
清单 7. 2.6.24 版本中 cfs_rq 结构的预期变动

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struct cfs_rq { /* Defined in kernel/sched.c */ -         s64 fair_clock; -         s64 wait_runtime; -         u64 sleeper_bonus; -         unsigned long wait_runtime_overruns, wait_runtime_underruns; +        u64 min_vruntime;    +        struct sched_entity *curr;    +#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED        ... +        struct task_group *tg;    /* group that "owns" this runqueue */        ... #endif };

组任务中引入了一个全新结构：
清单 8. 新添加的 task_group 结构

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struct task_group { /* Defined in kernel/sched.c */     #ifdef CONFIG_FAIR_CGROUP_SCHED         struct cgroup_subsys_state css;    #endif         /* schedulable entities of this group on each cpu */         struct sched_entity **se;         /* runqueue "owned" by this group on each cpu */         struct cfs_rq **cfs_rq;         unsigned long shares;         /* spinlock to serialize modification to shares */         spinlock_t lock;         struct rcu_head rcu; };

每个任务都跟踪它的运行时，并根据该值对任务进行排队。这意味着运行最少的任务将位于树的最左侧。同样，通过对时间加权划分优先级。每个任务在下面的时间段内力求获得精确调度：
sched_period = (nr_running > sched_nr_latency)  ? sysctl_sched_latency : ((nr_running * sysctl_sched_latency) / sched_nr_latency)
其中 sched_nr_latency =        (sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity)。这表示，当可运行任务数大于 latency_nr 时，将线性延长调度周期。sched_fair.c 中定义的 sched_slice() 是进行这些计算的位置。
因此，如果每个可运行任务运行与 sched_slice() 等价的时间，那么将花费的时间为 sched_period，每个任务将运行与其权重成比例的时间量。此外，在任何时刻，CFS 都承诺超前运行 sched_period，因为最后执行调度的任务将在这个时限内再次运行。
因此，当一个新任务变为可运行状态时，对其位置有严格的要求。在所有其他任务运行之前，此任务不能运行；否则，将破坏对这些任务作出的承诺。然而，由于该任务确实进行了排队，对运行队列的额外权重将缩短其他所有任务的时间片，在 sched_priod 的末尾释放一点位置，刚好满足新任务的需求。这个新的任务就被放在这个位置。
2.6.24 中的组调度增强在 2.6.24 中，您将能够对调度程序进行调优，从而实现对用户或组的公平性，而不是任务公平性。可以将任务进行分组，形成多个实体，调度程序将平等对待这些实体，继而公平对待实体中的任务。要启用这个特性，在编译内核时需要选择 CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED。目前，只有 SCHED_NORMAL 和        SCHED_BATCH 任务可以进行分组。
可以使用两个独立的方法对任务进行分组，它们分别基于：

• 用户 ID。
• cgroup pseudo 文件系统：这个选项使管理员可以根据需要创建组。有关更多细节，阅读内核源文档目录中的 cgroups.txt 文件。

内核配置参数 CONFIG_FAIR_USER_SCHED 和        CONFIG_FAIR_CGROUP_SCHED 可帮助您进行选择。