进程调度学习3

所有的操作系统在设计调度器的时候都追求两个目标中的一个，要么就是提高吞吐率，要么就是提高某些任务的相应，其实这两个目标之间有一定的矛盾，就像拔河的两个人一样，你往吞吐率这里多一点，响应就差一点，你往相应多一点，可能就牺牲吞吐率，什么是吞吐，就是我发一分钟去看这个linux，它把所有时间都用在解决负载，比如你有很多事情要做，你把时间花在有用功上，而不是无意义的上面，响应是指某些任务的响应要快，比如说我点了一下鼠标，马上去响应这个鼠标的事件，以牺牲其他任务为代价。所以实时系统特别强调一点，一个高优先级的马上就会把低优先级的抢掉，抢得越快越好，所以你时间不是花在有用功上，有的时间被用在上下文切换，虽然上下文切换时间比较短，比如我从微博切换到微信。

在你linux编译的时候有个编译选项

Kernel Features-> Preemption Model 

这个是选择你linux内核的抢占模型的，这个抢占模型的选择会影响到你linux里面的调度算法

里面有三个选项，第一个选项 No Force Preemption 不强制抢占，后面打了个括号是server,Voluntary Kernel Preemption 后面打了个括号desktop，Preemptible kerbel后面打了个括号low-latency desktop,我们一般做手机的时候，或者桌面电脑一般选这最后一种，但是服务器的话我们选择前一种，你在做服务器的时候，你更多的追求他在服务的时间内服务更多的数据库，能够提供更大的流量，而不是谁要响应快，但是你作为手机和桌面电脑，我把触摸屏画一下，按键按一下，你就应该马上给我相应，对手机或桌面就选最后一个，对服务器就选第一个。你选第一个是基本没什么抢占调度，你选最后一个是内核也可以抢，你选中间一个是内核不能抢的，只能自己唤醒CPU。你知道你在网上下载ubuntu为什么有desttop板和server版，原因就在这里。

在一个典型的操作系统上面运行的进程是分I/O消耗性和CPU消耗性两种的，CPU消耗型是指我把时间基本发在CPU上了，拼命的进行运算，CPU要猛这个任务才跑得比较流畅，I/O消耗型指的是你的时间没有花在CPU上，你发在读I/O啊，比如说你在等一个串口啊，一个键盘被人按啊等等，CPU在里面占用的比例并不高，这个时候CPU强不强，对你性能没多大影响的。这个时候影响效率的就是你能够及时的把我调度到。比如我现在有一个SD卡，举个例子，CPU用1MS发一个指令，剩下100MS去做这个DMA，接下来CPU又用1MS去发指令，剩下100MS执行DMA，对于这样的任务来讲，其实你的CPU强不强，对最后这个IO的性能是非常非常小的，因为你1MS，CPU变慢，可能发指令要做两毫秒，本来你做整个的I/O 需要101MS，现在也只是需要102MS，

现在的ARM架构是big.LITTLE,很猛很耗电的CPU，还有几个不猛不耗电的CPU，这就是大的很小，小的很大，big.LITTLE注意不要写错，big很大但是是小写，LITTLE很小但是是大写，ARM这样做就可以把CPU利用率不高的调度到垃圾的CPU上，把那些CPU消耗高的放到大核上面去

现在来说调度器，早期的2.6的调度器是怎么设置的呢，它把整个调度器的优先级划分在0-139之间，Linu内核空间，内核空间数字越小，优先级越高。0~99是RT的，100-139是非RT的。早期策略，0-99采用的RT策略，RT策略分为两种，一个是SCHED_FIFO，就是不同优先级按照优先级高的先跑到睡眠，优先级低的再跑，同等优先级先进先出。这个就是我高优先级的先跑，一直跑到我放弃CPU，你优先级低的在跑

SCHED_RR(RR的意思是ROUND ROBIN的意思 循环），不同优先级按照优先级高的先跑到睡眠，优先级低的在跑，同等优先级轮转。

这两个的区别在于FIFO的是同等优先级的是先进先出，RR轮转就是你一下我一下你一下我一下。

等0-99跑完之后就会跑100-139的普通进程，普通进程是不霸气的，普通进程讲究的是NICE， 100对应这niced的-20,139对应着nice的19，普通进程没什么，不会因为你优先级高就调度你，而是不同优先级轮转，在这里优先级高和优先级低有什么区别呢，第一，你可以得到更多的时间片，第二在你刚刚醒来的那个时刻，比如说你睡眠态刚刚醒来，你可以去抢占优先级低的，你抢到之后在去跟优先级低的进行轮转。你越想睡觉，你优先级就越高。当我们给进程设置一个NICE值之后，比如说NICE值是0，在Linux里面执行一个什么样的裸机呢，有一个工程师，中午不睡觉继续干活，不好意思优先级降低，动态NICE值加1，下午继续干活优先级降低二，晚上还加班优先级降低5，Linux优先级越干越低，睡着睡着优先级越来越高。为什么Linux2.6内核要干这件事，就是让CPU消耗型的人和I/O消耗型的人同时刻竞争的时候，让I/O消耗型竞争过CPU型。Linux 优先照顾I/O型，有限照顾喜欢睡眠的。在Linux后期，做了两个很重要的变更，就是限制RT，也就是FIFO和RR的人占用的最大的时间比例，

第一个是指的周期，第二个是指的时间。这两个加起来的意思是在1000000微妙里面，你RT最多跑950000微妙。

Linux对普通进程提供了一个非常牛逼的算法，这个算法叫做CFS：完全公平调度

他用的最核心的数据结构就是用的红黑树，红黑树就是左边的节点永远小于右边的节点，右边的节点一定小于最右边的节点，这些 2，7，19是什么东东呢，这不是进程的PID，这是进程运行到目前为止vruntime最小的进程，什么叫virtual runtime呢，实际就是物理的runtime除以权重乘以系数,就是你task_struct跑的时间除以权重然后乘以系数，这个系数是1024，权重直接由你的NICE值决定，在Linux 调用VRUNTIME最小的那个进程，你一被调度到你就占用CPU，然后分子就变大，跑着跑着2就比7大了，下一次7就最小了，就调用7。、权重如上如，前面的-20表示nice值，喜欢睡的分子 小，什么普通进程是无敌的呢，就是又喜欢睡nice值又低，但是哪怕你nice值是-20的I/O消耗型，你在普通进程里面是无敌了，但是随便来一个RT的FIFO和RT的RR都可以瞬间秒杀你，因为人家不是普通进程。普通进程在这棵树上完全公平掉了，所谓完全公平就是要追求虚拟时间的最终相等

如果一个人的分母是一个人分母的3倍，那么分子也应该是3倍，这样才能相等。这样我们可以调整进程中运行时间。

运行如下代码

查看CPU占用率

可以看到CPU占用率大概为百分之200，因为我这个有3个线程，两个死循环，所以整个进程是占到了200的CPU的

如果你在启用一个这个进程，你会发现两个的CPU各接近100%

我们使用sudo  renice -n -5 -g 12839 把这个进程所有的线程nice值设置为-5，-g的意思就是把进程里面的所有进程  

为了完全均衡的调度，所以这里的运行时间会是3倍，所以这个进程CPU的占用率就是3倍  -p的话就设置一个线程

如果你是FIFO占用CPU的话 你电脑会很卡，因为你普通进程抢不赢FIFO

设置SCHED_FIFO和50 RT优先级

chrt -f -a -p 50 10576 -f 是FIFO -a就是所有的，-p后面是优先级

设置nice

renice -n -5 -g 9394

nice -n 5 ./a.out