完全公平排程器

完全公平排程器英語:,縮寫為CFS),Linux內核的一部份,負責行程排程。參考了康恩·科里瓦斯(Con Kolivas)提出的排程器原始碼後,由匈牙利程式員英格·蒙內(Ingo Molnar)所提出。在Linux kernel 2.6.23之後採用,取代先前的O(1)排程器,成為系統預設的排程器。它負責將CPU資源,分配給正在執行中的行程,目標在於最大化程式互動效能與整體CPU的使用率。使用紅黑樹來實作,演算法效率為O(log(n))

背景

CFS 是首支以公平佇列(fair queuing)的排程器可應用於一般用途作業系統(general-purpose operating system).[1]

CFS排程器參考了康恩·科里瓦斯(Con Kolivas)所開發的楼梯调度算法(staircase scheduler)與RSDL(The Rotating Staircase Deadline Schedule)的經驗[2] ,選取花費CPU執行時間最少的行程來進行排程。CFS主要由sched_entity 內含的 vruntime所決定,不再跟踪process的sleep time,並揚棄active/expire的概念, runqueue裡面所有的进程都平等对待,CFS使用“虚拟运行时”(virtual running time)來表示某个任务的时间量。

CFS改使用紅黑樹演算法,將執行時間越少的工作(即 sched_entity)排列在紅黑樹的左邊[3],时间复杂度是O(log N),節點(即rb_node)的安插工作則由dequeue_entity()和enqueue_entity()來完成。当前執行的task通过呼叫 put_prev_task 返回红黑树,下一個待執行的task則由pick_next_task來呼叫。蒙內表示, CFS在百分之八十時間都在確實模拟处理器的處理時間。

爭議

因為在Linux 2.6.23 将CFS 合并到mainline。放棄了RSDL,引起康恩·科里瓦斯的不滿,一度宣布脫離Linux開發團隊。數年後, Con Kolivas 捲土重來, 重新開發腦殘排程器來對決 CFS, Jens Axboe 寫了一個名为 Latt.c 的程序進行比對,Jens 發現BFS 確實稍稍優於 CFS[4],而且CFS 的 sleeper fairness 在某些情況下會出現調度延遲。[5]Ingo不得不暫時關閉該特性,很快的在一周內提出新的 Gentle Fairness,徹底解決該問題。

注釋

  1. (PDF). [2013-10-18]. (原始内容存档 (PDF)于2013-10-19).
  2. Molnár, Ingo. . linux-kernel (邮件列表). 2007-04-13 [2013-10-18]. (原始内容存档于2013-10-09).
  3. Andrews, Jeremy. . KernelTrap. 2007-04-18. (原始内容存档于2012-06-29).
  4. . [2013-10-22]. (原始内容存档于2017-03-31).
  5. . [2013-10-22]. (原始内容存档于2013-10-23).
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