15 | 调度（上）：如何制定项目管理流程？
刘超
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
前几节，我们介绍了 task_struct 数据结构。它就像项目管理系统一样，可以帮项目经理维护项目运行过程中的各类信息，但这并不意味着项目管理工作就完事大吉了。task_struct 仅仅能够解决“看到”的问题，咱们还要解决如何制定流程，进行项目调度的问题，也就是“做到”的问题。
公司的人员总是有限的。无论接了多少项目，公司不可能短时间增加很多人手。有的项目比较紧急，应该先进行排期；有的项目可以缓缓，但是也不能让客户等太久。所以这个过程非常复杂，需要平衡。
对于操作系统来讲，它面对的 CPU 的数量是有限的，干活儿都是它们，但是进程数目远远超过 CPU 的数目，因而就需要进行进程的调度，有效地分配 CPU 的时间，既要保证进程的最快响应，也要保证进程之间的公平。这也是一个非常复杂的、需要平衡的事情。
调度策略与调度类
在 Linux 里面，进程大概可以分成两种。
一种称为实时进程，也就是需要尽快执行返回结果的那种。这就好比我们是一家公司，接到的客户项目需求就会有很多种。有些客户的项目需求比较急，比如一定要在一两个月内完成的这种，客户会加急加钱，那这种客户的优先级就会比较高。
另一种是普通进程，大部分的进程其实都是这种。这就好比，大部分客户的项目都是普通的需求，可以按照正常流程完成，优先级就没实时进程这么高，但是人家肯定也有确定的交付日期。
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本文深入介绍了Linux系统中的调度策略和调度类，以及针对实时进程和普通进程的不同调度策略。文章首先通过生动的比喻和代码片段解释了task_struct数据结构的作用，类比为项目管理系统，用于维护项目运行过程中的各类信息。随后详细讨论了调度策略与调度类的概念，包括实时调度策略（SCHED_FIFO、SCHED_RR、SCHED_DEADLINE）和普通调度策略（SCHED_NORMAL、SCHED_BATCH、SCHED_IDLE）。重点分析了普通进程的调度问题，介绍了完全公平调度算法（CFS）的原理和实现方式，通过虚拟运行时间（vruntime）来实现公平调度，确保公平性。文章还详细解释了CFS的数据结构和调度类的工作原理，以及如何通过API设置进程和线程的调度策略。整体内容深入浅出，适合读者快速了解Linux系统中进程调度的关键概念和实现方式。
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拾贝壳的孩子如果优先队列一直有任务,普通队列的task一直得不到处理，操作系统会怎么做呢？ ------------------------------------------------------------------------------------- 我现在知道这个问题的答案了。这种现象叫做饿死。我当时想到这个问题时其实不知道这个概念。 为了防止这种现象的发生，操作系统在一定的时间周期会重置所有task的优先级，这样就保证 了低优先级的task得以执行,而不被饿死。但是这个时间设置为多少合适？设置的短了会导致系统的频繁重置。设置的长了，又会使普通优先级的task切换太慢。这个时间一般是系统研究人员研究得到的，我觉得可能可以通过一些统计学上的方式来做。 为了解决task响应时间和完成时间的平衡，现代操作系统如Windows和Linux都依赖于Multi-Level Feedback Queue, 和文章讲的正好对应起来了。首先面对的情况是： 1. 操作系统无法知道每个task何时到来 ？ 2. 操作系统无法知道每个task运行完成实际需要多少时间 ？ 那么FIFO ShortJobFirst或者Short Time Completed First 算法，面对这两种场景将无从下手。 面对这样的问题，为了使交互性的TASK能够得到快速的响应，提升用户的的体验，同时缩短task 的完成时间。计算机科学家提出了Multi-Level Feedback Queue的解决方案。基本思想是通过优先级保证交互性的task，能够快速响应，同时通过统计task 对CPU的使用时间以期对TASK判断，有点类似于机器学习。 如果某个task 在其时间片里用完前释放CPU， 可以认为这是种交互式的task, 优先级保留。反之认为某个task是需要运行时间长的。同时基于对task 对cpu 时间使用的统计作为判断依据。这样经过一段时间运行后，长时间运行的队列会被逐渐降低优先级。 而快速响应的task 能够优先使用CPU。但是这里面还有两个问题: 首先，如果优先级低的一直得不到cpu, 可能会出现饿死。其次，有人可能会利用这个漏洞编程的方式在使用完CPU时间片后释放CPU，从而控制CPU。 基于此，Multi-feedback-queue有以下5条规则： 1. 如果A的优先级大于B， 则A先运行。 2. 如果A的优先级等于B， 则以RR算法交互运行。 3. 新来的 Task 会被置于最高的优先级。 4. 如果一个task 在其当前优先级运行完被分配的时间片后，会降低其优先级，重置其放弃使用CPU的次数。（这条规则修改过，是为了防止有人利于原有规则的漏洞控制CPU, 原来的规则是如果一个task 在其时间片用完前释放cpu, 则其优先级保持不变， 这个修正增加了对task 实际使用cpu 时间统计作为判断依据）。 5. 系统每过时钟周期的倍数，会重置所有task 的优先级。（这条规则是为了防止task被饿死的，也是我之前所疑惑的）。作者回复: 对的，饿死，cpu一直转，低优先级的没响应
2019-05-12363
Keep-Moving本节讲的是进程的调度，那线程的调度是什么样的呢？Linux调度的基本单位是进程还是线程呢？作者回复: 进程和线程都是task，一起调度
2019-05-01219
刘強感觉这个sched_class结构体类似面向对象中的基类啊,通过函数指针类型的成员指向不同的函数，实现了多态。作者回复: 是的
2019-05-0213
kdb_reboot可以通过sched_setscheduler和pthread_setschedparam设置进程和线程的API作者回复: 赞
2019-07-279
why如果是新建的进程如何处理, 它 vruntime 总是最小的, 总被调度直到与其他进程相当.作者回复: 每次新进程创建完毕后，都会试图先让新的抢占一次
2019-05-0129
焰火一个task 分配给一个cpu执行后，就不会再被其他cpu 执行了吧？作者回复: 是的，同一个时刻同一个cpu只能给一个进程用
2019-05-028
江山未有个疑问，sched_class和rq这些结构，都存在内核态的哪里啊，也有一个进程负责维护他们吗，CPU怎么有他们的地址的。。抱歉问题比较多作者回复: 到了内核里面，就没有所谓进程不进程了，对于操作系统内核的代码，都是数据结构，随内核怎么操作都行。地址是初始化的时候，重要数据结构的起始地址都是能够找到的。
2019-07-2447
garlic进程线程的API ： http://man7.org/linux/man-pages/man7/sched.7.html, Posix Threads API http://man7.org/linux/man-pages/man7/pthreads.7.html , 实时调度策略可以设置优先级普通调度策略设置nice值。 线程要设置指定的调度策略， 主线程 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED 否则默认集成主线程调度策略。 网上找了个例子验证了一下： https://garlicspace.com/2019/07/16/linux-%e8%bf%9b%e7%a8%8b%ef%bc%8c%e7%ba%bf%e7%a8%8b%e7%9a%84%e8%b0%83%e5%ba%a6%e7%ad%96%e7%95%a5api/作者回复: 赞
2019-07-207
奔跑的码仔对于CFS的这个比喻很贴切，之前看过CFS相关的内容，一直找不到如何用一个现实中的过程类比一下。大口袋和小口袋所放入的球的比例一样，对应到CFS，也就是vruntime一样，从这个角度来看，也就是做到了完全的公平！作者回复: 是的
2019-08-264
你好呀想要cpu使用率一直100 % 进程的优先级是不是要最高 好一直占用时间片？作者回复: 如果创建一个rt的，是能够看到这个现象的
2019-07-023
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