Linux调度器——如何更大化系统性能和运行效率 (sched linux)

操作系统的调度器是管理和协调各个进程的重要组件，Linux调度器也是如此。Linux调度器是一个特殊的程序，它控制Linux内核中运行的进程，安排它们使用CPU的时间，并确保每个进程都按照需要获得充足的CPU时间，以达到更大化系统性能和效率的目的。本文将介绍Linux调度器的工作原理、不同调度算法以及如何优化系统性能和运行效率。

Linux调度器的工作原理

Linux调度器的工作类似于排队系统，它按照优先级、进程需求和其他因素对进程进行排序，以便确保最紧急的进程能够尽快得到CPU时间。这个排序过程叫做调度。调度器不仅要考虑单个进程，还要考虑多个进程之间的相互作用以及发送到系统上的各种信号和事件。因此，Linux调度器必须足够聪明，以免浪费时间或产生不必要的状况。

最常用的调度算法

Linux调度器有三种最常用的调度算法：完全公平调度（CFS）算法、实时调度（RT）算法和时间片轮转（RR）算法。这三种算法都是为了有效管理CPU时间。

CFS是Linux内核的默认调度器。CFS算法尽可能公平地将CPU时间分配给所有进程，并确保进程的优先级和可完成时间的成比例增长。这是因为，CFS算法使每个进程有机会获得相应的CPU时间。

RT算法旨在通过尽早响应实时事件，尽可能快地完成任务。RT算法通过把处理器时间分配给实时进程和线程而实现这一点。实时进程和线程具有高优先级，并且在需要时会快速响应。

RR调度算法是一种基于时间片的算法，它将时间量（时间片）作为调度标准。所有进程按顺序依次使用一定时间片并等待下一个时间片。如果已用时间超过当前时间片，进程将被放回队列，等待下一次进行。

优化系统性能和运行效率

许多因素会影响Linux调度器的性能。内存管理、磁盘I/O和网络效率等因素都会影响进程的执行时间和CPU占用率。

一种优化方法是使用高性能的IO调度器，比如Deadline、CFQ或Noop。I/O调度器的作用是将请求排队，并尽可能快地将数据从磁盘或其他设备中取出。

另一个优化方法是使用CPU亲和力和CPU和NUMA亲和力，使进程能够运行在特定的CPU核心上。CPU亲和力可以确保进程具有在特定CPU核心上运行的优先级，这有助于提高性能，并减少CPU切换时间。

调整进程的优先级也可以对系统性能产生重大影响。通常，进程优先级越高，操作系统就会优先处理它，但也会导致资源冲突和其他问题。此外，内核调节器和IRQbalancer也可被调整以优化系统性能。

结论

Linux调度器的作用是确保每个进程都可以尽快地获得CPU时间，从而更大程度地提高系统性能和运行效率。使用适当的调度算法，如CFS、RT和RR，可以达到这个目标。通过优化系统资源和进程优先级，以及CPU和IO调度器的使用，还可以提高Linux系统性能和运行效率。

相关问题拓展阅读：

• 在linux中如何根据nice值设置任务时间片
• linux内核分为哪四个子系统？

在linux中如何根据nice值设置任务时间片

nice值是优先级针对用户进程的另一种表示法，nice的取值范围是-20到+19，-20优先级更高，+19更低。

当该进缺神程刚被其父进程fork出来时，是平分其父进程的剩余时间片的。这个时间片执行完后，就会根据它的初始优先虚含级来重新分配时间片，优先级为+19时更低，只分配最伏誉亏小时间片5ms，优先级为0时是100ms，优先级是-20时是更大时间片800ms。

Linux内核的三种调度方法：

1、SCHED_OTHER 分时调度策略。

2、SCHED_FIFO实时调度策略，先到先服务。

3、SCHED_RR实时调度策略，时间片轮转。

　　实时进程将得到优先调用，实时进程根据实时优先级决定调度权值，分时进程则通过nice和counter值决定权值，nice越小，counter越大，被调度的概率越大，也就是曾经使用了cpu最少的进程将会得塌源到优先调度。

所有任务都采用linux分时调度策略时即nice时，采用以下方式设置任务时间片。

1，创建任务指定采游正用分时调度策略，并指定优先级nice值(-20~19)。

2，将根据每个任务的nice值确定在cpu上的执行时间(counter)。

3，如果没有等待资源，则将该任务加入团磨态到就绪队列中。

4， 调度程序遍历就绪队列中的任务，通过对每个任务动态优先级的计算(counter+20-nice)结果，选择计算结果更大的一个去运行，当这 个时间片用完后(counter减至0)或者主动放弃cpu时，该任务将被放在就绪队列末尾(时间片用完)或等待队列(因等待资源而放弃cpu)中。

5，此时调度程序重复上面计算过程，转到第4步。

6，当调度程序发现所有就绪任务计算所得的权值都为不大于0时，重复第2步。

linux内核分为哪四个子系统？

应该是五个子系统：进程调度，内存管理蚂悔野，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信。

Linux内核主要由五个子系统组成：进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信。

进程调度（SCHED）：控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其它资源，则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。

内存管理（MM）允许多个进程安全的共享主内存区域。

虚拟文件系统（Virtual File System,VFS）隐藏了各种硬件的具体细节，为所有的闷喊设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件前慧系统。

网络接口（NET）提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。

进程间通讯(IPC) 支持进程间各种通信机制。

五个

进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信

进程管理系统；内存管理系统；I/O管理系统；文件管理系统

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