CFS中的虛擬執行時間

cfs中的虛擬執行時間

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一直對cfs（completely fair scheduling，完全公平排程）中的虛擬執行時間（vruntime）不太理解，最近在看cgroup中的cpu子系統算是搞清楚了它是怎麼回事。

先簡單說一下cfs排程演算法的思想：理想狀態下每個程序都能獲得相同的時間片，並且同時執行在cpu上，但實際上乙個cpu同一時刻執行的程序只能有乙個。也就是說，當乙個程序占用cpu時，其他程序就必須等待。cfs為了實現公平，必須懲罰當前正在執行的程序，以使那些正在等待的程序下次被排程。

具體實現時，cfs通過每個程序的虛擬執行時間（vruntime）來衡量哪個程序最值得被排程。cfs中的就緒佇列是一棵以vruntime為鍵值的紅黑樹，虛擬時間越小的程序越靠近整個紅黑樹的最左端。因此，排程器每次選擇位於紅黑樹最左端的那個程序，該程序的vruntime最小。

虛擬執行時間是通過程序的實際執行時間和程序的權重（weight）計算出來的。在cfs排程器中，將程序優先順序這個概念弱化，而是強調程序的權重。乙個程序的權重越大，則說明這個程序更需要執行，因此它的虛擬執行時間就越小，這樣被排程的機會就越大。

那麼，在使用者態程序的優先順序nice值與cfs排程器中的權重又有什麼關係？在核心中通過prio_to_weight陣列進行nice值和權重的轉換。

static const int prio_to_weight[40] = ；

而在核心中，程序的虛擬執行時間是自程序誕生以來進行累加的，每個時鐘週期內乙個程序的虛擬執行時間是通過下面的方法計算的：

一次排程間隔的虛擬執行時間=實際執行時間*（nice_0_load/權重）

其中，nice_0_load是nice為0時的權重。也就是說，nice值為0的程序實際執行時間和虛擬執行時間相同。通過這個公式可以看到，權重越大的程序獲得的虛擬執行時間越小，那麼它將被排程器所排程的機會就越大。