lec08-p3~p5

Author: xyongcn

lec8/figs/EEVDF.jpg

@@ -57,9 +57,10 @@ backgroundColor: white
 
 * O(n) 调度器：内核版本 2.4-2.6
 * O(1) 调度器：内核版本 2.6.0-2.6.22
-* CFS 调度器：内核版本 2.6.23-至今
+* CFS 调度器：内核版本 2.6.23（2007）-6.5
+* EEVDF 调度器：内核版本 6.6（2023）-现在
 
-![w:650](figs/linux-schedulers.png)
+![w:500px](figs/linux-schedulers.png)
 
 <!--
 https://www.scaler.com/topics/operating-system/process-scheduling/
@@ -149,11 +150,11 @@ Linux历史 -->
 
 - 把时间分成大量的微小时间片（Epoch）
 - 每个时间片开始时
-  - 计算进程的动态优先级
-  - 将进程优先级映射成缺省时间片
-  - 然后选择优先级最高的进程来执行
-- 进程被调度器切换执行后，可不被打扰地用尽这个时间片
-- 如进程没有用尽时间片，则剩余时间增加到进程的下一个时间片中
+  - 计算进程的**动态优先级**
+  - 将进程优先级映射成**缺省时间片**
+  - 然后选择**优先级最高**的进程来执行
+- 进程被调度器切换执行后，可不被打扰地**用尽这个时间片**
+- 如进程没有用尽时间片，则**剩余时间**增加到进程的下一个时间片中
 
 
 <!-- 谈谈调度 - Linux O(1) https://cloud.tencent.com/developer/article/1077507 

lec8/p3-linux-O1-sched.md

@@ -58,10 +58,10 @@ backgroundColor: white
 - O(1)和O(n)都将CPU资源划分为时间片
     - 采用**固定额度**分配机制，每个调度周期的进程可用时间片是确定的
     - 调度周期结束被重新分配
-- O(1)调度器本质上是MLFQ（multi-level feedback queue）算法思想
-    - 不足：O(1)调度器对进程交互性的响应不及时
+- O(1)调度器本质上是**MLFQ**（multi-level feedback queue）算法思想
+    - 不足：O(1)调度器对进程交互性的**响应不及时**
 - 需求
-    - 根据进程的运行状况判断它属于IO密集型还是CPU密集型，再做优先级奖励和惩罚
+    - 根据**进程的运行状况**判断它属于IO密集型还是CPU密集型，再做优先级奖励和惩罚
     - 这种推测本身存在误差，场景越复杂判断难度越大
 
 
@@ -88,20 +88,20 @@ backgroundColor: white
 
 #### CFS 的思路
 - **把 CPU 视为资源**，并记录下每一个进程对该资源使用的情况
-    - 在调度时，调度器总是选择消耗资源最少的进程来运行（**公平分配**）
+    - 在调度时，调度器总是选择**消耗资源最少**的进程来运行（公平分配）
 - 由于一些进程的工作会比其他进程更重要，这种绝对的公平有时也是一种不公平
-    - **按照权重来分配 CPU 资源**
+    - 按照**权重**来分配 CPU 资源
 ![bg right:47% 90%](figs/prio-to-weight.png) 
 
 
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 #### CFS 调度思想
 
-- 虚拟运行时间（vruntime）：CFS 为每个进程维护一个 vruntime 值，该值表示进程应该获得的 CPU 时间量。
-- 进程调度：每次调度vruntime最小的进程，使得每个进程根据vruntime相互追赶，期望每个进程vruntime接近，保证公平。
-- vruntime增长速度：进程的 nice 值（反映进程的相对优先级）会影响其 vruntime 的增长速率。nice值越低，权重越高，其vruntime增加得越慢。
-- 时间片管理：CFS 为每个进程分配一个时间片，当进程用完其时间片时，会被放回就绪队列的末尾。时间片的大小会根据系统的负载和进程的权重动态调整。
+- 虚拟运行时间（vruntime）：CFS 为每个进程维护一个 vruntime 值，该值表示**进程应该获得的 CPU 时间量**。
+- 进程调度：每次**调度vruntime最小的进程**，使得每个进程根据vruntime相互追赶，期望每个进程vruntime接近，保证公平。
+- **vruntime增长速度**：进程的 nice 值（反映进程的相对优先级）会影响其 vruntime 的增长速率。nice值越低，权重越高，其vruntime增加得越慢。
+- 时间片管理：CFS 为每个进程分配一个时间片，当进程用完其时间片时，会被放回就绪队列的末尾。**时间片大小**会根据系统的**负载**和进程的**权重**动态调整。
 
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@@ -165,10 +165,7 @@ Virtual runtime ＝ （physical runtime） X （nice value 0的权重）/进程
 所有进程的vruntime增长速度宏观上看应该是同时推进的，就可以用这个vruntime来选择运行的进程。
 
 * 进程的vruntime值较小说明它以前占用cpu的时间较短，受到了“不公平”对待，因此下一个运行进程就选择它。
-* 这样既能公平选择进程，又能保证高优先级进程获得较多的运行时间。
-
-
-
+* 这样既能**公平**选择进程，又能保证高**优先级**进程获得较多的运行时间。
 
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@@ -222,6 +219,8 @@ CFS让每个调度实体（进程或进程组）的vruntime互相追赶，而每
     - 调度时，从红黑树中选取vruntime最小的进程出来运行
 ![bg right:53% 90%](figs/rbtree.png) 
 
+参考：[红黑树插入/删除操作](https://zhuanlan.zhihu.com/p/91960960)
+
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 #### CFS 的进程权重
@@ -260,7 +259,7 @@ CFS让每个调度实体（进程或进程组）的vruntime互相追赶，而每
 
 #### CFS中休眠进程的vruntime
 
-- 在休眠进程被唤醒时重新设置 vruntime 值，以 min_vruntime 值为基础，给予一定的补偿，但不能补偿太多。
+- 在休眠进程被唤醒时重新设置 vruntime 值，以 min_vruntime 值为基础，给予**一定的补偿**，但不能补偿太多。
 ![bg right:45% 90%](figs/rbtree.png) 
 
 
@@ -322,7 +321,9 @@ signed char c = a - 250,
 signed char d = b - 250;
 //到此判断 c 和 d 的大小
 ```
-![bg right:54% 90%](figs/rbtree.png) 
+![bg right:52% 90%](figs/rbtree.png) 
+
+参考：[无符号数的有符号比较](https://piazza.com/class/i5j09fnsl7k5x0/post/357)
 
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@@ -339,13 +340,13 @@ signed char d = b - 250;
 
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-### 课程实验三 进程及进程管理
+### 实验三 进程及进程管理
 
 * 实验目标
     * spawn 系统调用
     * stride 调度算法
 * 实验任务描述
     * [rCore](https://learningos.github.io/rCore-Tutorial-Guide-2023A/chapter5/4exercise.html)
     * [uCore](https://learningos.github.io/uCore-Tutorial-Guide-2023A/chapter5/4exercise.html)
-<!--* 实验提交要求
-    * 布置实验任务后的第13天（11月12日24点）；-->
+* 实验提交要求
+    * 布置实验任务后的第13天（11月10日24点）；

lec8/p4-linux-cfs-sched.md

@@ -84,7 +84,7 @@ BFS全称：Brain Fuck Scheduler，脑残调度器
 #### BFS 的虚拟截止时间计算
 - 依据当前时间、进程优先级和时间片设置计算；
 ```
-offset = niffies + (prioratio ∗ rr_interval)
+offset = niffies + (prio_ratio ∗ rr_interval)
 prioratio increases by 10% for every nice level
 ```
 - niffies是当前时间；prio_ratios[priority]是一个常量数组，不同的priority对应不同的prio_ratios[priority]；rr_interval是timeslice，是CPU分配给每个任务的时间片，是一个常数
@@ -103,7 +103,7 @@ prioratio increases by 10% for every nice level
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 #### BFS 的调度思路
-按照O(1)调度器的方式首先查找位图中不为0的那个queue，然后在该queue中执行O(n)查找，查找到virtual deadline最小的那个进程投入执行。
+按照O(1)调度器的方式首先查找位图中不为0的那个queue，然后在该queue中执行$O(n)$查找，查找到virtual deadline最小的那个进程投入执行。
 
 ![bg right 100%](figs/bfs.png)
 
@@ -157,6 +157,18 @@ Ref: [Analysis of the BFS Scheduler in FreeBSD](http://vellvisher.github.io/pape
 
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+#### 最早可执行虚拟截止时间优先调度算法EEVDF
+
+![w:600](figs/EEVDF.jpg)
+
+延迟敏感进程较多时，EEVDF(Earliest Eligible Virtual Deadline First)可显著降低调度延迟，提高响应速度，而不会牺牲吞吐量和能耗。
+
+<!--
+https://zhuanlan.zhihu.com/p/683775984
+-->
+
+---
+
 ### 参考文献
 - http://repo-ck.com/bench/cpu_schedulers_compared.pdf
 - https://zhuanlan.zhihu.com/p/351876567