Question

我已经读过linux内核包含许多调度类，每个调度类都有自己的优先级。要选择要运行的新进程，进程调度程序将从最高优先级类迭代到最低优先级类。如果在类中找到可运行的进程，则选择优先级最高的进程从该类运行。

Robert Love从Linux内核开发中提取：

进程计划的主要切入点是功能 schedule（），在kernel / sched.c中定义。这是函数内核的其余部分用于调用进程调度程序，决定运行然后运行它的进程。 schedule（）是通用的尊重调度程序类。也就是说，它找到了最高优先级具有可运行进程的调度程序类，并询问下一步运行什么。鉴于此，schedule（）很简单就不足为奇了只是功能的重要部分 - 否则也是如此在这里重现无趣 - 是它调用pick_next_task（），也在kernel / sched.c中定义.pick_next_task（）函数去了通过每个调度程序类，从最高优先级开始，和选择优先级最高的类中的最高优先级进程。

让我们假设以下场景。有些进程在较低优先级的类中等待，并且进程正在连续地添加到更高优先级的类中。低优先级的流程不会饿死吗？

Answer 1

它确实会饿死。有很多方法可以处理这种情况。

老化，流程在系统中的时间越长，优先级越高。
调度算法为每个进程提供一个使用CPU的时间量程。时间 - 量子变化，通常，交互过程被给予较低的时间 - 量子，因为它们花费更多时间进行I / O，而耗时/计算过程被给予更大的时间量。在进程运行其时间量程之后，它将被置于过期队列中，直到系统中没有活动进程。然后，过期的队列成为活动队列，反之亦然。这是防止饥饿的两种方法。

Answer 2

Linux内核实现了基于虚拟时钟的完全公平调度算法。

每个调度实体都有一个sched_entity结构，其快照类似于

struct sched_entity {
    ...
    u64 exec_start;
    u64 sum_exec_runtime;
    u64 vruntime;
    u64 prev_sum_exec_runtime;
    ...
}

以上四个属性用于跟踪进程的运行时，并使用这些属性以及其他方法（update_curr()更新这些属性），实现虚拟时钟。将进程分配给CPU时，exec_start将更新为当前时间，消耗的CPU时间将记录在sum_exec_runtime中。从CPU sum_exec_runtime取消进程时，prev_sum_exec_runtime中会保留值。 sum_exec_runtime累积计算。（意思是它单调地增长。）

vruntime存储流程执行期间虚拟时钟已经过的时间量。

如何计算vruntime？

忽略所有复杂的计算，计算方法的核心概念是： -

vruntime += delta_exec_weighted;
delta_exec_weighted = delta_exec * (NICE_0_LOAD/load.weight);

此处delta_exec是分配给CPU并从CPU取消的进程之间的时差，而load.weight是依赖于优先级（Nice Value）的进程权重。通常，一个进程的nice值增加1意味着它可以减少10％的CPU时间，从而减轻重量。处理NICE值为0，权重= 1024 处理以值1重新处理，权重= 1024 / 1.25 = 820（大约）

从上方抽取的点数

当进程获得CPU

vruntime

与优先级较低的流程相比，优先级较高的流程vruntime会缓慢增加。

runqueue维护在红黑树中，每个runqueue都有一个与之关联的min_vruntime变量，它在运行队列中的所有进程中保存最小的vruntime。（min_vruntime只能增加，而不是随着进程的安排而减少。

红黑树中节点的键是process->vruntime - min_vruntime

当调用调度程序时，内核基本上会获取具有最小密钥（最左边的节点）的任务并将其分配给CPU。

较小键的元素将放置在左侧，因此可以更快地安排。

当进程运行时，其vruntime将稳定增加，因此它最终将在红黑树中向右移动。由于vruntime对于更重要的流程而言增长速度更慢，因此它们也会向右移动得更慢，因此对于不太重要的流程来说，他们安排的机会更大 - 正如所需的那样。
如果进程处于休眠状态，则其vruntime将保持不变。因为每个队列min_vruntime会在此期间增加，所以睡眠过程将在唤醒后更多地放在左边，因为密钥（如上所述）变小了。

因此，如果被剥夺CPU，则没有机会将饥饿作为优先级较低的进程，其vruntime最小，因此密钥最小，因此它会快速移动到树的左侧并因此进行调度。 / p>

linux进程调度程序如何防止进程的饥饿

2 个答案: