Linux 内核的 " 进程调度 " 是按照 设计好的调度算法 安排的 , 该算法对应的功能模块 称为 " 调度器 " , 英文名称是 Scheduler ;
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：
大家好，我是cloud3，本文讲一下操作系统中的调度算法以及多处理中的调度问题。
在BFS和MuqSS两个调度器的介绍之后，本文再介绍一种有意思的调度器，即Coscheduling。
" 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 ;
" Linux 应用进程 " 可以根据 " Linux 内核 " 提供的 " 调度策略 " 选择 " 调度器 " ;
从Linux 2.6.23开始，默认的调度器为CFS，即"完全公平调度器"(Completely Fair Scheduler)。CFS调度器取代了之前的"O(1)"调度器。
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).
参考 【Linux 内核】调度器 ⑨ ( Linux 内核调度策略 | SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_FIFO 策略 | SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_BATCH策略 ) 博客 , 介绍了 Linux 内核相关的调度策略 ;
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？
在前面的几篇文章中，我们重点分析了如果通过fork, vfork, pthread_create去创建一个进程或者线程，以及后面说了在内核层面do_fork的实现。目前为止我们已经了解到一个进程是如何创建的。
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
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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 ;
作为资源管理的核心部分，OS的线程调度器必须保持下面这样简单，不变的特性: 确保ready状态的线程总是被调度到有效的CPU核上。虽然它看起来是简单的，我们发现这个不变性在Linux上经常被打破。当ready状态的线程在runqueue中等待时，有些CPU核却还会空闲几秒。以我们的经验，这类性能方面的问题会导致重度依赖同步的应用的性能成倍的下降，针对Kernel编译会多造成高达13%的延迟，针对广泛使用的商用数据库会造成23%的吞吐量降低。传统的测试技术和调试工具对于确认和了解这类问题是无效的，因此这些问题的症状经常是难以捕获的。为了能够推动我们的调查，我们构建了新的工具来在线检测这种违反不变性的情况并且将调度行为可视化。这些工具是简单的，易于在多个kernel版本间移植的并且使用的代价很小。我们相信这些工具将成为内核开发者工具链的一部分来帮助其避免这类问题的出现。
实时系统是这样的一种计算系统：当事件发生后，它必须在确定的时间范围内做出响应。在实时系统中，产生正确的结果不仅依赖于系统正确的逻辑动作，而且依赖于逻辑动作的时序。换句话说，当系统收到某个请求，会做出相应的动作以响应该请求，想要保证正确地响应该请求，一方面逻辑结果要正确，更重要的是需要在最后期限（deadline）内作出响应。如果系统未能在最后期限内进行响应，那么该系统就会产生错误或者缺陷。在多任务操作系统中（如Linux），实时调度器（realtime scheduler）负责协调实时任务对CPU的访问，以确保系统中的所有的实时任务在其deadline内完成。
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在Linux中，线程是由进程来实现，线程就是轻量级进程（ lightweight process ），因此在Linux中，线程的调度是按照进程的调度方式来进行调度的，也就是说线程是调度单元。Linux这样实现的线程的好处的之一是：线程调度直接使用进程调度就可以了，没必要再搞一个进程内的线程调度器。在Linux中，调度器是基于线程的调度策略（scheduling policy）和静态调度优先级（static scheduling priority）来决定那个线程来运行。
多任务系统中, 内核负责管理各个任务, 或者说为每个任务分配CPU时间, 并且负责任务之间的通讯.
CPU 资源被分成若干 时间片 , 每个进程分不同的时间 , 使用 CPU 时间片 , 这是 分时复用机制 ;
【引子】周末，读了一篇同事推荐的论文《STUN: Reinforcement-Learning-Based Optimization of Kernel Scheduler Parameters for Static Workload Performance》，很有启发，遂加入个人思考编译成文。
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.
当Pod中的容器CPU资源使用超出限制时，Kubernetes会采取以下策略来应对：
在上一篇博客 【Linux 内核】CFS 调度器 ② ( CFS 调度器 “ 权重 “ 概念 | CFS 调度器调度实例 | 计算进程 “ 实际运行时间 “ ) 中 , 计算了 进程 在 CPU 上的 " 实际运行时间 " , CPU 的总时间是 CPU 的调度区 大小 , 则 进程 在 CPU 上执行的进程 可获取到的 CPU 时间 计算公式如下 :
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。
cgroup 与组调度 linux内核实现了control group功能（cgroup，since linux 2.6.24），可以支持将进程分组，然后按组来划分各种资源。比如：group-1拥有30%的CPU和50%的磁盘IO、group-2拥有10%的CPU和20%的磁盘IO、等等。具体参阅cgroup相关文章。 cgroup支持很多种资源的划分，CPU资源就是其中之一，这就引出了组调度。 linux内核中，传统的调度程序是基于进程来调度的（参阅《Linux 进程调度浅析》）。假设用户A和B共用一台机
| 导语本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多，分三部分来讲，本篇是中篇（主要讲抢占和时钟），上篇请看（CPU和中断）：Linux调度系统全景指南(上篇)，调度可以说是操作系统的灵魂，为了让CPU资源利用最大化，Linux设计了一套非常精细的调度系统，对大多数场景都进行了很多优化，系统扩展性强，我们可以根据业务模型和业务场景的特点，有针对性的去进行性能优化，在保证客户网络带宽前提下，隔离客户互相之间的干扰影响，提高CPU利用率，降低单位运算成本，提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习！
操作系统中，每时每刻都有着许许多多的进程在执行着，即便是现在最为强大的多核心 CPU，同时能够执行的任务数量也是相当有限的，那么，在这样资源有限的场景下，这么多进程如何来调度，哪些进程更重要哪些进程的执行可以稍微暂缓呢？这就是操作系统调度器的工作。本文我们就来详细介绍一下。
这是一篇介绍Linux调度问题的文章，源自这篇文章。文章中涉及到的一些问题可能已经得到解决，但可以学习一下本文所表达的思想和对CPU调度的理解。
我们可以在文章的开始就列出一个列表，列出可能影响Linux操作系统性能的一些调优参数，但这样做其实并没有什么价值。因为性能调优是一个非常困难的任务，它要求对硬件、操作系统、和应用都有着相当深入的了解。如果性能调优非常简单的话，那些我们要列出的调优参数早就写入硬件的微码或者操作系统中了，我们就没有必要再继续读这篇文章了。正如下图所示，服务器的性能受到很多因素的影响。
Linux内核的DL调度器是一个全局EDF调度器，它主要针对有deadline限制的sporadic任务。注意：这些术语已经在本系列文章的第一部分中说明了，这里不再赘述。在这本文中，我们将一起来看看Linux DL调度器的细节以及如何使用它。另外，本文对应的英文原文是https://lwn.net/Articles/743946/，感谢lwn和Daniel Bristot de Oliveira的分享。
先来认识 CPU 的架构，只有理解了 CPU 的 架构，才能更好地理解 CPU 是如何读写数据的，对于现代 CPU 的架构图如下：
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。
我在多年的工程生涯中发现很多工程师碰到一个共性的问题：Linux工程师很多，甚至有很多有多年工作经验，但是对一些关键概念的理解非常模糊，比如不理解CPU、内存资源等的真正分布，具体的工作机制，这使得他们对很多问题的分析都摸不到方向。比如进程的调度延时是多少？Linux能否硬实时？多核下多线程如何执行？系统的内存究竟耗到哪里去了？我写的应用程序究竟耗了多少内存？什么是内存泄漏，如何判定内存是否真的泄漏？CPU速度、内存大小和系统性能的关联究竟是什么？内存和I/O存在着怎样的千丝万缕的联系？
进程是操作系统虚拟出来的概念，用来组织计算机中的任务。它从诞生到随着CPU时间执行，直到最终消失。不过，进程的生命都得到了操作系统内核的关照。就好像疲于照顾几个孩子的母亲内核必须做出决定，如何在进程间分配有限的计算资源，最终让用户获得最佳的使用体验。内核中安排进程执行的模块称为调度器（scheduler）。这里将介绍调度器的工作方式。
白嘉庆，西邮陈莉君教授门下研一学生。曾在华为西安研究所任C++开发一职，目前兴趣是学习Linux内核网络安全相关内容。
进程是操作系统虚拟出来的概念，用来组织计算机中的任务。但随着进程被赋予越来越多的任务，进程好像有了真实的生命，它从诞生就随着CPU时间执行，直到最终消失。不过，进程的生命都得到了操作系统内核的关照。就好像疲于照顾几个孩子的母亲内核必须做出决定，如何在进程间分配有限的计算资源，最终让用户获得最佳的使用体验。内核中安排进程执行的模块称为调度器（scheduler）。这里将介绍调度器的工作方式。
Linux是一个多用户多任务的操作系统。多用户是指多个用户可以在同一时间使用同一个linux系统；多任务是指在Linux下可以同时执行多个任务，更详细的说，linux采用了分时管理的方法，所有的任务都放在一个队列中，操作系统根据每个任务的优先级为每个任务分配合适的时间片，每个时间片很短，用户根本感觉不到是多个任务在运行，从而使所有的任务共同分享系统资源，因此linux可以在一个任务还未执行完时，暂时挂起此任务，又去执行另一个任务，过一段时间以后再回来处理这个任务，直到这个任务完成，才从任务队列中去除。这就是多任务的概念。 上面说的是单CPU多任务操作系统的情形，在这种环境下，虽然系统可以运行多个任务，但是在某一个时间点，CPU只能执行一个进程，而在多CPU多任务的操作系统下，由于有多个CPU，所以在某个时间点上，可以有多个进程同时运行。 进程的的基本定义是：在自身的虚拟地址空间运行的一个独立的程序，从操作系统的角度来看，所有在系统上运行的东西，都可以称为一个进程。
在早期的 linux 操作系统中，2.4 版本到 2.6 版本之间，linux 采用了实现起来十分简单的 O(n) 调度器。
在开始使用 Kubernetes 时，社区教给我们的第一件事就是始终为我们 pod 中的每个容器设置 CPU 和内存的请求和限制。
而实际上，在Linux中，进程不止一个执行流，而是可能会有几个或很多个。同一个进程中，每一个执行流都指向同一个虚拟地址空间，由操作系统创建。即在完整的进程中，进程包括：若干个执行流，虚拟地址空间，页表，以及存在物理内存中属于该进程的数据和代码。
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~
进程定义：所谓进程是由正文段（Text）、用户数据段（User Segment）以及系统数据段（System Segment）共同组成的一个执行环境。它代表程序的执行过程，是一个动态的实体。
在一项圣诞黑客项目中，一位Canonical工程师开发了一个能够在用户空间运行的Linux调度器。
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