Linux 线程调度核心要点

1. 基本单位：任务（Task）

Linux 内核不严格区分线程和进程，它们都被称为​​任务（Task）​​，共享相同的调度策略。线程本质上是共享同一内存地址空间和其他资源（如文件描述符）的任务。

2. 核心调度器：CFS（完全公平调度器）

这是 Linux 默认的调度策略，旨在为所有可运行任务​​公平地分配 CPU 时间​​。

• ​​工作原理​​：CFS 使用一颗​​红黑树​​来组织可运行的任务。树的排序依据是任务的​​虚拟运行时间（vruntime）​​ —— 即任务实际运行时间经过优先级加权后的值。
• ​​调度决策​​：CFS 总是选择 ​​vruntime 最小的任务​​来运行，这代表了它最“缺乏”CPU 时间。这保证了所有任务在较长的时间范围内都能获得公平的 CPU 份额。
• ​​优先级（Nice值）​​：用户可以通过 nice 值（-20 到 19，越小优先级越高）来影响调度的“公平”权重。高优先级（低 nice 值）的任务的 vruntime 增长得更慢，从而能获得更多的实际运行时间。

3. 调度策略（Schedule Policies）

CFS 主要管理普通任务，Linux 还提供了其他策略：

• SCHED_OTHER / SCHED_NORMAL: 默认策略，即 CFS，用于普通任务。
• SCHED_FIFO / SCHED_RR: ​​实时策略​​，优先级高于所有普通任务。
  • ​​FIFO​​ (先进先出)：高优先级任务会一直运行，直到它主动放弃、休眠或被更高优先级的任务抢占。
  • ​​RR​​ (时间片轮转)：与 FIFO 类似，但同级优先级的任务会共享 CPU，每个任务运行一个时间片后轮到下一个。
• SCHED_BATCH / SCHED_IDLE: 用于低优先级后台任务，对交互响应要求低。

4. 多核负载均衡

在多核（SMP）系统中，调度器还需要将任务合理地分配到各个 CPU 核心上，以充分利用所有核心并减少缓存失效。这个过程由​​负载均衡器​​完成，它会定期在各个 CPU 之间迁移任务以平衡负载。

​​总结一下​​：Linux 线程调度的核心是 ​​CFS​​，它通过​​虚拟运行时间（vruntime）​​ 和​​红黑树​​来实现公平性，同时支持​​实时优先级​​和​​多核负载均衡​​以满足不同场景的需求。