HACK#8　调度策略

本节介绍Linux的调度策略（scheduling policy）。

Linux调度策略的类别大致可以分为TSS（Time Sharing System，分时系统）和实时系统这两种。

一方面，一般的进程是通过分时运行的。也就是说，使用CPU的时间达到分配给进程的时间（时间片）时，就会切换到其他进程。这种分时运行的调度策略称为TSS。

另一方面，在实时制约较严格且要求保证实时的处理中，就需要指定静态的执行优先级，并严格按照执行优先级进行调度。对这种对应答性有要求的进程，可以使用实时调度策略。另外，与TSS调度策略的进程相比，CPU将优先分配给使用实时调度策略的进程。

在Linux中，进程的静态优先级为0～99。TSS调度策略的优先级为0，实时调度策略的优先级可以指定的范围为1～99。

Linux 2. 6.23以前一直采用的O（1）调度程序，还会在TSS调度策略中添加动态优先级。长时间持续使用CPU的进程，其调度的动态优先级会渐渐降低。Linux的进程调度程序是按照优先级来分配CPU的，因此长时间占用CPU的进程优先级与其他进程相比就相对较低。与之相对的是，频繁与用户进行交流的shell等对话进程由于CPU使用时间短，其调度的优先级变高，更容易分配到CPU。因此，为等待用户输入而立刻腾出CPU的shell进程的优先级变得比其他进程高，用户的应答性就得到提高。

在Linux 2.6.23导入的CFS（Completely Fair Scheduler）调度程序中，没有之前的O（1）调度程序所进行的经验性优先级变化。CFS通过称为公平的CPU时间分配的结构来运行。

调度策略

RHEL6（Linux 2. 6.32）中定义了下列调度策略。

SCHED_OTHER

SCHED_FIFO

SCHED_RR

SCHED_BATCH

SCHED_IDLE

下面将分别对各调度策略进行介绍。

SCHED_OTHER

这是Linux的标准调度策略，也是所谓TSS调度策略。

在RHEL5等Linux 2.6.23之前的内核所使用的以优先级为基础的O（1）调度程序中，还加入了经验性的判断，优先为会话进程赋予执行权。TSS的时间片由优先级决定。

在RHEL6等Linux 2.6.23之后的CFS中，会公平地为所有TSS策略的进程分配CPU时间。其时间片是动态决定的。

SCHED_FIFO

这是实时调度策略，即具有静态优先级的调度策略。Linux内核中能够为实时调度策略的进程指定的优先级为1～99。使用了SCHED_FIFO调度策略的进程，除了等待I/O完成时休眠、自发休眠或优先级更高的实时进程获得优先权以外，不会释放执行权。

使用SCHED_FIFO的实时调度策略时，需要注意的是，它的进程不会自动释放CPU，也就是说执行权不会转移到其他进程。例如，实时调度策略的进程陷入无限循环时，其他所有优先级较低的进程永远不会被赋予执行权，此时系统就会死机。

小贴士：另外，要对进程使用实时调度策略，必须有root权限。

SCHED_RR

这也是实时调度策略。RR是round robin（轮询）的缩写，与SCHED_FIFO不同的是，它具有时间片。时间片使用完时，执行权将转移到其他进程。

在2.6.23以前导入的O（1）调度程序中，时间片是由优先级决定的。

引入CFS时SCHED_RR的调度策略也进行了修改，时间片变为固定值（100毫秒）。

SCHED_BATCH

指定这个调度策略的进程不是会话型，不会根据休眠时间更改优先级。

例如，备份处理等需要进行较大文件或大量文件存取的进程，是通过磁盘I/O来中止的。在TSS调度策略中，因为这个休眠，正在进行备份处理的进程优先级提高，需要应答性的shell等的优先级相对降低。这就会导致系统的应答性降低。

在RHEL5的O（1）调度程序中，使用了这个调度策略的进程被识别为休眠时间为0的CPU bound进程。因此，优先级必然会变成比会话型shell进程低。

对非会话型的进程（即所谓的补丁处理）使用这个调度策略，就可以使会话型进程的优先级保持相对较高，并确保应答性。

在Linux 2.6.23导入的CFS中，对进行补丁处理的进程改变了处理的方法，优先级不会因休眠时间而发生变化。在导入CFS的RHEL6中，SCHED_BATCH和SCHED_OTHER几乎没有区别，因此可以不使用。

SCHED_IDLE

这是由CFS导入的新等级。CPU空闲时，即SCHED_IDLE等级以外处于可执行状态的进程消失时，将被赋予执行权。也就是它将成为优先级最低的进程。

特殊标志：SCHED_RESET_ON_FORK

为了限制实时调度策略的进程运行，而为调度策略添加了标志flag。设置了标志flag的实时调度策略进程，在执行fork（）时，新生成的子进程就成为SCHED_OTHER策略的进程。

如下例所示，通过向实时调度策略添加标志flag来设置。

sched_setscheduler（pid, SCHED_FIFO|SCHED_RESET_ON_FORK，＆param）；