description/scheduler: CFS

study/kernel/00-DESCRIPTION/SCHEDULER.md

@@ -139,6 +139,15 @@ Scheduler Microconference Accepted into Linux Plumbers Conference
 
 Linux 一开始, 普通进程和实时进程都是基于优先级的一个调度器, 实时进程支持 100 个优先级, 普通进程是优先级小于实时进程的一个静态优先级, 所有普通进程创建时都是默认此优先级, 但可通过 **nice()** 接口调整动态优先级(共40个). 实时进程的调度器比较简单, 而普通进程的调度器, 则历经变迁[<sup>5</sup>](#refer-anchor-5):
 
+在 CFS 算法引入之前, Linux 使用过几种不同的调度算法, 一开始的调度器是复杂度为 O(n) 的始调度算法 (实际上每次会遍历所有任务, 所以复杂度为 O(n)), 这个算法的缺点是当内核中有很多任务时, 调度器本身就会耗费不少时间, 所以, 从 linux 2.5 开始引入赫赫有名的 O(1) 调度器, 然而, linux 是集全球很多程序员的聪明才智而发展起来的超级内核, 没有最好, 只有更好, 在 O(1) 调度器风光了没几天就又被另一个更优秀的调度器取代了, 它就是 CFS 调度器 Completely Fair Scheduler. 这个也是在 2.6 内核中引入的, 具体为 2.6.23, 即从此版本开始, 内核使用 CFS 作为它的默认调度器, O (1) 调度器被抛弃了.
+
+
+### 1.1.1 O(N) 调度器
+-------
+
+O(n) 调度理解起来简单:
+
+在每次进程切换时, 内核依次扫描就绪队列上的每一个进程, 计算每个进程的优先级, 再选择出优先级最高的进程来运行; 尽管这个算法理解简单, 但是它花费在选择优先级最高进程上的时间却不容忽视. 系统中可运行的进程越多, 花费的时间就越大, 时间复杂度为 O (n).
 
 
 ### 1.1.1 O(1) 调度器:
@@ -148,14 +157,15 @@ Linux 一开始, 普通进程和实时进程都是基于优先级的一个调度
 
 顾名思义, 此调度器为O(1)时间复杂度. 该调度器修正之前的O(n) 时间复杂度调度器, 以解决扩展性问题. 为每一个动态优先级维护队列, 从而能在常数时间内选举下一个进程来执行.
 
+其基本思想是根据进程的优先级进行调度. 进程有两个优先级, 一个是静态优先级, 一个是动态优先级. 静态优先级是用来计算进程运行的时间片长度的, 动态优先级是在调度器进行调度时用到的, 调度器每次都选取动态优先级最高的进程运行. 由于其数据结构设计上采用了一个优先级数组, 这样在选择最优进程时时间复杂度为 O(1), 所以被称为 O(1) 调度.
+
+
 
 ### 1.1.2 夭折的 RSDL(The Rotating Staircase Deadline Scheduler)调度器
 -------
 
 **2007 年 4 月提出, 预期进入 2.6.22, 后夭折.**
 
-
-
 O(1) 调度器存在一个比较严重的问题: 复杂的交互进程识别启发式算法 - 为了识别交互性的和批处理型的两大类进程, 该启发式算法融入了睡眠时间作为考量的标准, 但对于一些特殊的情况, 经常判断不准, 而且是改完一种情况又发现一种情况.
 
 
@@ -173,14 +183,20 @@ Con Kolivas 的完全公平的想法启发了原 O(1) 调度器作者 Ingo Molna
 > 新的 CFS 调度器的核心同样是**完全公平性**, 即平等地看待所有普通进程, 让它们自身行为彼此区分开来, 从而指导调度器进行下一个执行进程的选举.
 
 
-具体说来, 此算法基于一个理想模型. 想像你有一台无限个 相同计算力的 CPU, 那么完全公平很容易, 每个 CPU 上跑一个进程即可. 但是, 现实的机器 CPU 个数是有限的, 超过 CPU 个数的进程数不可能完全同时运行. 因此, 算法为每个进程维护一个理想的运行时间, 及实际的运行时间, 这两个时间差值大的, 说明受到了不公平待遇, 更应得到执行.
+不管是 O(n) 还是 O(1) 调度算法, 其基本思路都是通过一系列运行指标确定进程的优先级, 然后根据进程的优先级确定调度哪个进程, 而 CFS 则转换了一种思路, 它不计算优先级, 而是通过计算进程消耗的 CPU 时间(标准化以后的虚拟 CPU 时间)来确定谁来调度. 从而到达所谓的公平性.
 
+| 公平性 | 描述 |
+| 绝对公平性 | CFS 定义了一种新的模型, 其基本思路很简单, 他把 CPU 当做一种资源, 并记录下每一个进程对该资源使用的情况, 在调度时, 调度器总是选择消耗资源最少的进程来运行. 这就是所谓的 "完全公平". 但这种绝对的公平有时也是一种不公平, 因为有些进程的工作比其他进程更重要, 我们希望能按照权重来分配 CPU 资源. |
+| 相对公平性 | 为了区别不同优先级的进程, 就是会根据各个进程的权重分配运行时间. |
+
+具体说来, 此算法基于一个理想模型. 想像你有一台无限个 相同计算力的 CPU, 那么完全公平很容易, 每个 CPU 上跑一个进程即可. 但是, 现实的机器 CPU 个数是有限的, 超过 CPU 个数的进程数不可能完全同时运行. 因此, 算法为每个进程维护一个理想的运行时间, 及实际的运行时间, 这两个时间差值大的, 说明受到了不公平待遇, 更应得到执行.
 
 至于这种算法如何区分交互式进程和批量式进程, 很简单. 交互式的进程大部分时间在睡眠, 因此它的实际运行时间很小, 而理想运行时间是随着时间的前进而增加的, 所以这两个时间的差值会变大. 与之相反, 批量式进程大部分时间在运行, 它的实际运行时间和理想运行时间的差距就较小. 因此, 这两种进程被区分开来.
 
 
 CFS的算法和实现都相当简单, 众多的测试表明其性能也非常优越. 并得到更多的开发者支持, 所以它最终替代了 RSDL 在 2.6.23 进入内核, 一直使用到现在.
 
+[Linux的公平调度（CFS）原理 - kummer话你知](https://www.jianshu.com/p/673c9e4817a8)
 
 ### 1.1.4 CK 的 BFS 和 MuQSS
 -------