【Linux 内核】CFS 调度器 ③ ( 计算进程 “ 虚拟运行时间 “ )

一、计算进程 " 虚拟运行时间 "

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在上一篇博客 【Linux 内核】CFS 调度器 ② ( CFS 调度器 “ 权重 “ 概念 | CFS 调度器调度实例 | 计算进程 “ 实际运行时间 “ ) 中 , 计算了 进程 在 CPU 上的 " 实际运行时间 " , CPU 的总时间是 CPU 的调度区 大小 , 则 进程 在 CPU 上执行的进程 可获取到的 CPU 时间 计算公式如下 :

$$进程获取的\mathrm{C}\mathrm{P}\mathrm{U}时间=调度区\times \frac{进程权重}{所有进程的权重之和}$$

进程获取的 CPU 时间 , 就是 进程的 实际运行时间 ;

调度区 又称为 " 调度周期 " ,

在 【Linux 内核】CFS 调度器 ① ( CFS 完全公平调度器概念 | CFS 调度器虚拟时钟 Virtual Runtime 概念 | 四种进程优先级 | 五种调度类 ) 博客中 , 介绍了 虚拟时钟 概念 ;

进程 " 虚拟运行时间 " 计算公式如下 :

$$虚拟运行时间=实际运行时间\times \frac{\mathrm{N}\mathrm{I}\mathrm{C}\mathrm{E}\_0\_\mathrm{L}\mathrm{O}\mathrm{A}\mathrm{D}}{进程权重}①$$

" 实际运行时间 " 公式如下 :

$$实际运行时间=调度周期\times \frac{进程权重}{所有进程的权重之和}②$$

将 ② 公式带入 ① 公式 中 , 可以得到 :

$$虚拟运行时间=调度周期\times \frac{进程权重}{所有进程的权重之和}\times \frac{\mathrm{N}\mathrm{I}\mathrm{C}\mathrm{E}\_0\_\mathrm{L}\mathrm{O}\mathrm{A}\mathrm{D}}{进程权重}③$$

其中 , $\mathrm{N}\mathrm{I}\mathrm{C}\mathrm{E}\_0\_\mathrm{L}\mathrm{O}\mathrm{A}\mathrm{D}$ 值为 $1024$ , 进程权重 分子分母 可以约掉 , 最终可以得到 :

$$虚拟运行时间=调度周期\times \frac{1024}{所有进程的权重之和}③$$

通过上述公式 , 可以得出 :

在 相同的 调度周期 中 , 所有 运行在该 CPU 上的进程 的 " 虚拟运行时间 " 是相同的 ,

在 CFS 调度器 对 进程 进行调度运行时 , 找到 " 虚拟运行时间 " 最小的进程 运行即可 ,

Linux 内核中 , 进程队列 的数据结构是 " 红黑树 " , 该数据结构 可以最快地找到 " 虚拟运行时间 " 最小的进程 ;