linux 系统调度算法

Linux系统调度算法是操作系统内核中用于决定哪个进程可以获得CPU时间以及获得多长时间的核心机制。Linux内核主要采用CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）作为其默认的调度算法，但也支持其他几种调度策略，如SCHED_FIFO（先进先出）、SCHED_RR（轮询调度）和SCHED_DEADLINE（截止时间调度）等。

基础概念

1. CFS（完全公平调度器）：

• CFS通过为每个进程分配一个虚拟时钟来确保公平性。
• 它根据进程的权重（nice值）和已运行的时间来决定下一个运行的进程。

1. SCHED_FIFO：

• 先进先出调度策略，适用于需要实时响应的场景。
• 进程按照它们到达就绪队列的顺序执行，直到它们主动让出CPU或被更高优先级的进程抢占。

1. SCHED_RR：

• 轮询调度策略，类似于SCHED_FIFO，但每个进程都有一个时间片。
• 当时间片用完时，进程会被移到就绪队列的末尾，等待下一次调度。

1. SCHED_DEADLINE：

• 截止时间调度策略，适用于有硬实时要求的场景。
• 进程必须在其截止时间之前完成，否则可能会被系统终止。

相关优势

• 公平性：CFS确保所有进程都能公平地获得CPU时间。
• 实时性：SCHED_FIFO和SCHED_RR提供了一定程度的实时响应能力。
• 灵活性：Linux内核允许用户根据需要调整进程的调度策略和优先级。

应用场景

• CFS：适用于大多数通用计算场景，如桌面应用、服务器后台任务等。
• SCHED_FIFO/SCHED_RR：适用于需要实时响应的系统，如工业控制系统、多媒体处理等。
• SCHED_DEADLINE：适用于对实时性要求极高的场景，如自动驾驶、医疗设备等。

常见问题及解决方法

1. 进程调度不公平：

• 检查进程的nice值，确保它们设置合理。
• 使用chrt命令调整进程的调度策略和优先级。

1. 实时性不足：

• 确保系统内核支持实时调度策略。
• 使用chrt命令将进程设置为SCHED_FIFO或SCHED_RR，并调整其优先级。

1. 系统响应慢：

• 检查是否有高优先级的进程占用了大量CPU时间。
• 使用top或htop命令查看系统资源使用情况，必要时调整进程优先级。

示例代码

以下是一个使用chrt命令调整进程调度策略的示例：

# 将进程ID为1234的进程设置为SCHED_FIFO，并设置优先级为99
sudo chrt -f 99 1234

# 将进程ID为1234的进程设置为SCHED_RR，并设置优先级为99
sudo chrt -r 99 1234

# 将进程ID为1234的进程设置为CFS，并设置nice值为-10
sudo chrt -p 0 1234
sudo renice -n -10 -p 1234

通过理解Linux系统调度算法及其相关概念，可以更好地优化系统性能和响应能力，满足不同应用场景的需求。