朴素的UNIX之-Linux CFS一个注释

本系列名为朴素的UNIX,但是也包括各个类UNIX系统的细节,本系列文章整理自本人几年来的学习笔记,着重分析各个UNIX,类UNIX的实现思想以及感悟。
       本文比较短,只是分析一下Linux CFS调度器的一个细节。
       在进程寻找下一个将被运行的进程时,难道仅仅只是在红黑树上取下左下角的进程吗?事实上最朴素的实现就是这样,但是考虑到优化的话,就没有这么简单了。要 考虑CPU缓存的利用率,即如果一个进程A抢占了进程B,那么在A进程的上下文中,pick next是选择进程B呢还是选择红黑树的左下角进程呢?另外如果进程A刚被唤醒,企图抢占进程B,但是没有成功,那么下一个是选择红黑树的左下角进程呢还 是选择进程A呢?是的,这些都是问题。
       我们看一下pick next的实现:

static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
{
    struct sched_entity *se = __pick_next_entity(cfs_rq);
    struct sched_entity *left = se;

    if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
        se = cfs_rq->next;

    /*
     * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
     */
    if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
        se = cfs_rq->last;

    clear_buddies(cfs_rq, se);

    return se;
}

很显然,要把红黑树最左下角的进程和另外两个进程,即next和last最比较,next是抢占失败的进程,而last则是抢占成功后被抢占的进程,这三个进程到底哪一个是最优的next进程呢?Linux CFS实现的判决条件是:
1.尽可能满足需要刚被唤醒的进程抢占其它进程的需求;
2.尽可能减少以上这种抢占带来的缓存刷新的影响。
Linux CFS实现是怎么做到的呢?Linux保存了两个变量,即抢占失败的进程和抢占成功后被抢占的进程,在权衡的时候,优先选择的顺序是:
抢占成功后被抢占的进程>抢占失败的进程>红黑树最左下角的进程

到底能不能选择前两个进程,则是wakeup_preempt_entity函数来决定的,代码太多无益,看下面的图解即可:



这个CFS的细节在Linux 2.6.23最初实现CFS时并没有实现。因此从最朴素的时代开始,你才能逐渐理解细节的来龙去脉,看Changelog是有好处的。不得不说,读史使人明智。


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