在 【Linux 内核】实时调度类 ③ ( 实时调度类 rt_sched_class 源码 | 调度类 sched_class 源码 ) 博客中 , 简单介绍了 实时调度类 rt_sched_class 结构体 , 下面开始分析该结构体的具体字段含义 ,
本篇博客中 , 开始分析 struct sched_class rt_sched_class 结构体变量 中的各个 函数指针 指向的 函数源码 ;
上一篇博客 【Linux 内核】调度器 ( 调度器概念 | 调度器目的 | 调度器主要工作 | 调度器位置 | 进程优先级 | 抢占式调度器 | Linux 进程状态 | Linux 内核进程状态 ) 介绍了 " 调度器 " 概念 ,
Linux 内核源码 linux-5.6.18\kernel\sched\sched.h 中 , 定义的 struct sched_class 调度类结构体 , 就是 " 调度器 " 对应的类 ;
在 【Linux 内核】实时调度类 ② ( 实时调度实体 sched_rt_entity 源码分析 | run_list、timeout、watchdog_stamp、time_slice 字段 ) 博客中 , 简单介绍了 在 linux-5.6.18\include\linux\sched.h 头文件中定义的 实时调度实体 sched_rt_entity 源码 ,
一般来说，在操作系统中会运行多个进程（几个到几千个不等），但一台计算机的 CPU 资源是有限的，如 8 核的 CPU 只能同时运行 8 个进程。那么当进程数大于 CPU 核心数时，操作系统是如何同时运行这些进程的呢？
上一篇博客 【Linux 内核】实时调度类 ① ( 进程分类 | 实时进程、普通进程 | Linux 内核 SCHED_FIFO、SCHED_RR 调度策略 | 实时调度实体 sched_rt_entity ) 引入了 实时调度实体 sched_rt_entity 结构体源码 , 在 Linux 内核源码的 linux-5.6.18\include\linux\sched.h 头文件中 ;
大家都知道Linux内核task调度器经历了O(n)，O(1)调度器，目前是CFS，期间也出现了几个优秀的候选调度器，但最终都没能并入内核，我们只能从一些零散的patch和文章中知道它们的存在。
提示：公众号展示代码会自动折行，建议横屏阅读 摘要 本文（有码慎入）主要介绍Linux任务调度相关的发展历史和基本原理。多年以来，内核界的黑客们一直着力于寻找既能满足高负载后台任务资源充分利用，又能满足桌面系统良好交互性的调度方法，尽管截至到目前为止仍然没有一个完美的解决方案。本文希望通过介绍调度算法的发展历程，因为任务调度本身不是一个局限于操作系统的话题，包括数据库，程序语言实现等，都会与调度相关。本文在介绍过程中，会引用Linux的代码实现作为说明，同时阐述其中的一些趣闻轶事。 调度实体 进程任务通常包
本文是《Linux内核设计与实现》第四章的阅读笔记，代码则是摘自最新的4.6版本linux源码(github)，转载请注明出处。
在前面的文章《Linux进程是如何创建出来的？》 和 《聊聊Linux中线程和进程的联系与区别》 中我们都讲过了，进程和线程在创建出来后会加入运行队列里面等待被调度。
内核的调度操作分为触发和执行两个部分，触发时仅仅设置一下当前进程的TIF_NEED_RESCHED标志，执行的时候则是通过schedule()函数来完成进程的选择和切换。当前进程的thread_info->flags中TIF_NEED_RESCHED位表示需要调用schedule()函数进行调度。内核在两种情况下会设置该标志，一个是在时钟中断进行周期性的检查时，另一个是在被唤醒进程的优先级比正在运行的进程的优先级高时。
调度器 的 主要职责 就是 对 " 进程 " 进行 " 调度管理 " , 调度时 进程 是放在 " 调度队列 " 中的 ,
在上一节我们了解了CFS的设计原理，包括CFS的引入，CFS是如何实现公平，CFS工作原理的。本小节我们重点在分析CFS调度器中涉及到的一些常见的数据结构，对这些数据结构做一个简单的概括，梳理各个数据结构之间的关系图出来。
严格来说，Linux 不是实时操作系统，但 Linux 却支持实时调度算法。与通用调度算法（如完全公平调度算法）相比，实时调度算法更注重任务（进程）的实时性。为什么 Linux 支持实时调度算法，却不是实时操作系统呢？有兴趣的同学可以去网上查阅相关的文献或者资料。
进程优先级 📷 Linux内核中进程优先级一般分为动态优先级和静态优先级，动态优先级是内核根据进程的nice值、IO密集行为或者计算密集行为以及等待时间等因素，设置给普通的进程；静态优先级是用户态应用设置给实时进程。在调度中静态优先级的进程优先级更高。 📷 一般应用分为IO密集型和计算密集型；I/O密集型是进程执行I/O操作时候等待资源或者事件时候，数据读取到后恢复进程的运行，这样基本出于等待IO和运行之间进行交替，由于具有这样的特性，进程调度器通常会将短的CPU时间片分配给I/O密集型进程。计算密集型是进
" 实时进程 " 优先级 高于 " 普通进程 " , 如果当前 Linux 系统的执行队列中有 " 实时进程 " , 调度器 会 优先选择 " 实时进程 " 进行调度 ;
所以，将进程与 CPU 进行绑定可以提高 CPU 缓存的命中率，从而提高性能。而进程与 CPU 绑定被称为：CPU 亲和性。
调度器面对的情形就是这样, 其任务是在程序之间共享CPU时间, 创造并行执行的错觉, 该任务分为两个不同的部分, 其中一个涉及调度策略, 另外一个涉及上下文切换.
CFS为了实现公平，必须惩罚当前正在运行的进程，以使那些正在等待的进程下次被调度。
之前我写过一篇分析 O(1)调度算法 的文章：O(1)调度算法，而这篇主要分析 Linux 现在所使用的 完全公平调度算法。
因而内核提供了两个调度器主调度器，周期性调度器，分别实现如上工作, 两者合在一起就组成了核心调度器(core scheduler), 也叫通用调度器(generic scheduler).
在 linux-5.6.18\include\linux\sched.h 头文件中 task_struct " 进程描述符 " 结构体 中定义的 sched_class 字段 ,
基本介绍 Linux的进程调度器是内核中最重要的核心组件，它决定了一个进程合适获取CPU的时间以及占用CPU的时间。最佳情况下每个进程需要CPU执行指令的时间，如果需要保证进程之间的如何合理的分配CPU的指令执行时,进程的调度器需要具备如下的特性. 📷 Linux进程调度器采用类似于vfs的设计采用简单的两层结构模式，第一层是通用调度器，定义作为进程调度器的入口抽象层；第二层是调度器的具体实现，根据调度策略实现进程的调度的器的具体实现。第一层的使用了struct sched_class来描；第二层是具体的具
Linux Kernel Development 一书中，关于 Linux 的进程调度器并没有讲解的很全面，只是提到了 CFS 调度器的基本思想和一些实现细节；并没有 Linux 早期的调度器介绍，以及最近这些年新增的在内核源码树外维护的调度器思想。所以在经过一番搜寻后，看到了这篇论文 A complete guide to Linux process scheduling，对 Linux 的调度器历史进行了回顾，并且相对细致地讲解了 CFS 调度器。整体来说，虽然比较啰嗦，但是对于想要知道更多细节的我来说非常适合，所以就有了翻译它的冲动。当然，在学习过程也参考了其它论文。下面开启学习之旅吧，如有任何问题，欢迎指正~
调度：就是按照某种调度的算法设计，从进程的就绪队列中选择进程分配CPU，主要是协调进程对CPU等相关资源的使用。
首先需要思考的问题是：什么是调度器（scheduler）？调度器的作用是什么？调度器是一个操作系统的核心部分。可以比作是CPU时间的管理员。调度器主要负责选择某些就绪的进程来执行。不同的调度器根据不同的方法挑选出最适合运行的进程。目前Linux支持的调度器就有RT scheduler、Deadline scheduler、CFS scheduler及Idle scheduler等。我想用一系列文章呈现Linux 调度器的设计原理。
在内核中的许多地方, 如果要将CPU分配给与当前活动进程不同的另一个进程, 都会直接调用主调度器函数schedule, 从系统调用返回后, 内核也会检查当前进程是否设置了重调度标志TLF_NEDD_RESCHED
中 , 介绍了 调度类 sched_class 结构体的源码 , 重要的 字段 以及 函数指针 ;
为什么要了解内核的调度策略呢？呵呵，因为它值得我们学习，不算是废话吧。内核调度程序很先进很强大，管理你的Linux上跑的大量的乱七八糟的进程，同时还保持着对用户操作的高灵敏响应，如果可能，为什么不把这种思想放到自己的应用程序里呢？或者，有没有可能更好的实现自己的应用，使得操作系统能够以自己的意志来分配资源给自己的进程？
Linux是一个支持多任务的操作系统，而多个任务之间的切换是通过 调度器 来完成，调度器 使用不同的调度算法会有不同的效果。
在《一文读懂 | 进程怎么绑定 CPU》这篇文章中介绍过，在 Linux 内核中会为每个 CPU 创建一个可运行进程队列，由于每个 CPU 都拥有一个可运行进程队列，那么就有可能会出现每个可运行进程队列之间的进程数不一样的问题，这就是所谓的 负载不均衡 问题，如下图所示：
当在try_to_wake_up/wake_up_process和wake_up_new_task中唤醒进程时, 内核使用全局check_preempt_curr看看是否进程可以抢占当前进程可以抢占当前运行的进程. 请注意该过程不涉及核心调度器.
无论是任务处于用户态还是内核态，经常会因为等待某些事件而睡眠（可能是等待IO读写完成，也可能等待其他内核路径释放一把锁等）。本文来探讨一下，任务处于睡眠中有哪些状态？睡眠对于任务来说究竟意味着什么？内核是如何管理睡眠的任务的？我们会结合内核源代码来分析任务的睡眠，力求全方位角度来剖析。
linux的上下文切换就是进程线程的切换，也就是切换struct task_struct结构体，一个任务的上下文包括cpu的寄存器，内核栈等，由于1个cpu上的所有任务共享一套寄存器，所以在任务挂起的时候需要保存寄存器，当任务重新被调度执行的时候需要恢复寄存器。每种处理器都提供了硬件级别的上下文切换，比如x86架构下的TSS段，TSS段包括了一个任务执行的所需要的所有上下文，主要有：1.通用寄存器和段寄存器。2.标志寄存器EFLAGS,程序指针EIP，页表基地址寄存器CR3，任务寄存器和LDTR寄存器。3.I/O映射位图基地址和I/O位图信息。4.特权级0，1，2堆栈指针。5.链接到前一任务的链指针。所以上下文切换也很简单，直接用call或者jmp指令调度任务。同样ARM架构也有快速上下文切换技术。但是Linux为了适用更多的cpu架构没使用处理器相关的上下文切换技术，而是大部分通过软件实现。linux上下文切换就在schedule（）函数里，很多地方都会调用这个函数。scchedule函数前面大部分代码是和调度算法相关的，比如实时任务调度算法，O(1)调度算法（2.6.22版本被CFS调度算法取代），CFS调度算法等。经过前面的代码计算后找出下一个要执行的任务，然后开始执行上下文切换。先看一段linux2.6.18版本还使用O(1)调度算法的schedule函数代码：
赖滨，腾讯云高级工程师，7+年专注于操作系统相关技术。目前负责腾讯云原生OS的研发，以及OS/虚拟化的性能优化工作。 导语 调度器(Scheduler)子系统是内核的核心子系统之一，负责系统内 CPU 资源的合理分配，需要能处理纷繁复杂的不同类型任务的调度需求，还需要能处理各种复杂的并发竞争环境，同时还需要兼顾整体吞吐性能和实时性要求(本身是一对矛盾体)，其设计与实现都极具挑战。 为了能够理解 Linux 调度器的设计与实现，我们将以 Linux kernel 5.4 版本(TencentOS Serve
请理解并分析sched_class中各个函数指针的用法，并结合Round Robin 调度算法描ucore的调度执行过程
负载是查看 Linux 服务器运行状态时很常用的一个性能指标。在观察线上服务器运行状况的时候，我们也是经常把负载找出来看一看。在线上请求压力过大的时候，经常是也伴随着负载的飙高。
O(n)调度器采用一个runqueue运行队列来管理所有可运行的进程，在主调度schedule函数中会选择一个优先级最高，也就是时间片最大的进程来运行，同时也会对喜欢睡眠的进程做一些补偿，去增加此类进程的时间片。当runqueue运行队列中无进程可选择时，则会对系统中所有的进程进行一次重新计算时间片的操作，同时也会对剩余时间片的进程做一次补偿。
DAX: 磁盘(disk)的访问模式有三种 BUFFERED、DIRECT、DAX。前面提到的由于page cache存在可以避免耗时的磁盘通信就是BUFFERED访问模式的集中体现；但是如果我要求用户的write请求要实时存储到磁盘里，不能只在内存中更新，那么此时我便需要DIRECT模式；大家可能听说过flash分为两种nand flash和nor flash，nor flash可以像ram一样直接通过地址线和数据线访问，不需要整块整块的刷，对于这种场景我们采用DAX模式。所以file_operations的read_iter和write_iter回调函数首先就需要根据不同的标志判断采用哪种访问模式, kernel在2020年12月的patch中提出了folio的概念，我们可以把folio简单理解为一段连续内存，一个或多个page的集合
Profiling # Sample on-CPU functions for the specified command, at 99 Hertz: perf record -F 99 command # Sample on-CPU functions for the specified PID, at 99 Hertz, until Ctrl-C: perf record -F 99 -p PID # Sample on-CPU functions for the specified PID, at
考虑到文章篇幅，在这里我只讨论普通进程，其调度算法采用的是CFS（完全公平）调度算法。 至于CFS调度算法的实现后面后专门写一篇文章，这里只要记住调度时选择一个优先级最高的任务执行
前面我们重点分析了如何通过 fork, vfork, pthread_create 去创建一个进程或者线程，以及后面说了它们共同调用 do_fork 的实现。现在已经知道一个进程是如何创建的，但是进程何时被执行，需要调度器来选择。所以这一节我们介绍下进程调度和进程切换的详情。
在多核结构中，每个核有各自的L1缓存，相同类型的核被划分在同一个cluster中，而不同cluster之间又有共用的L2缓存。讲负载均衡的时候我们讲过一个进程在核之间来回切换的时候，各个核之间的缓存命中率会降低，所以，将进程与 CPU 进行绑定可以提高 CPU 缓存的命中率，从而提高性能。这种绑定关系就叫做：进程的 CPU 亲和性。
需求: 如何利用ISCSI协议保留字段, 在Initiator和Tgt端传递, 完成一些控制开关或其他管理功能 ?
以虚拟化PC为应用的数据中心服务器群增长很快。本文介绍的这个架构，优点是增加全局系统安全。
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