linux內(nèi)核調(diào)度算法-多核系統(tǒng)的負(fù)載均衡（有這一文就足夠）
多核CPU現(xiàn)在很常見(jiàn)，那么問(wèn)題來(lái)了，一個(gè)程序在運(yùn)行時(shí)，只在一個(gè)CPU核上運(yùn)行？還是交替在多個(gè)CPU核上運(yùn)行呢？LINUX內(nèi)核是如何在多核間調(diào)度進(jìn)程的呢？又是內(nèi)核又是CPU核，兩個(gè)核有點(diǎn)繞，下面稱CPU處理器來(lái)代替CPU核。
實(shí)際上，如果你沒(méi)有對(duì)你的進(jìn)程做過(guò)特殊處理的話，LINUX內(nèi)核是有可能把它放到多個(gè)CPU處理器上運(yùn)行的，這是內(nèi)核的負(fù)載均衡。上文說(shuō)過(guò)，每個(gè)處理器上有一個(gè)runqueue隊(duì)列，表示這顆處理器上處于run狀態(tài)的進(jìn)程鏈表，在多處理器的內(nèi)核中，就會(huì)有多個(gè)runqueue，而如果他們的大小很不均衡，就會(huì)觸發(fā)內(nèi)核的load_balance函數(shù)。這個(gè)函數(shù)會(huì)把某個(gè)CPU處理器上過(guò)多的進(jìn)程移到runqueue元素相對(duì)少的CPU處理器上。
舉個(gè)例子來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明這個(gè)過(guò)程吧。當(dāng)我們剛fork出一個(gè)子進(jìn)程時(shí)，子進(jìn)程也還在當(dāng)前CPU處理器的runqueue里，它與父進(jìn)程均分父進(jìn)程的時(shí)間片。當(dāng)然，時(shí)間片與多處理器間的負(fù)載均衡沒(méi)有關(guān)系。假設(shè)我們的系統(tǒng)是雙核的，父進(jìn)程運(yùn)行在cpu0上，那么這個(gè)fork出來(lái)的進(jìn)程也是在cpu0的runqueue中。
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那么，什么時(shí)候會(huì)發(fā)生負(fù)載均衡呢？
當(dāng)cpu1上的runqueue里一個(gè)可運(yùn)行進(jìn)程都沒(méi)有的時(shí)候。這點(diǎn)很好理解，cpu1無(wú)事可作了，這時(shí)在cpu1上會(huì)調(diào)用load_balance，發(fā)現(xiàn)在cpu0上還有許多進(jìn)程等待運(yùn)行，那么它會(huì)從cpu0上的可運(yùn)行進(jìn)程里找到優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程，拿到自己的runqueue里開始執(zhí)行。
第1種情形不適用于運(yùn)行隊(duì)列一直不為空的情況。例如，cpu0上一直有10個(gè)可運(yùn)行進(jìn)程，cpu1上一直有1個(gè)可運(yùn)行進(jìn)程，顯然，cpu0上的進(jìn)程們得到了不公平的對(duì)待，它們拿到cpu的時(shí)間要小得多，第1種情形下的load_balance也一直不會(huì)調(diào)用。所以，實(shí)際上，每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍，內(nèi)核會(huì)調(diào)用scheduler_tick函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)會(huì)做許多事，例如減少當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程的時(shí)間片，在函數(shù)結(jié)尾處則會(huì)調(diào)用rebalance_tick函數(shù)。rebalance_tick函數(shù)決定以什么樣的頻率執(zhí)行負(fù)載均衡。
當(dāng)idle標(biāo)志位是SCHED_IDLE時(shí)，表示當(dāng)前CPU處理器空閑，就會(huì)以很高的頻繁來(lái)調(diào)用load_balance（1、2個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍），反之表示當(dāng)前CPU并不空閑，會(huì)以很低的頻繁調(diào)用load_balance（10-100ms）。具體的數(shù)值要看上面的interval了。
當(dāng)然，多核CPU也有許多種，例如INTEL的超線程技術(shù)，而LINUX內(nèi)核對(duì)一個(gè)INTEL超線程CPU會(huì)看成多個(gè)不同的CPU處理器。
上面說(shuō)過(guò)，如果你沒(méi)有對(duì)你的進(jìn)程做過(guò)特殊處理的話，LINUX內(nèi)核是有可能把它放到多個(gè)CPU處理器上運(yùn)行的，但是，有時(shí)我們?nèi)绻Ｍ覀兊倪M(jìn)程一直運(yùn)行在某個(gè)CPU處理器上，可以做到嗎？?jī)?nèi)核提供了這樣的系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用sched_getaffinity會(huì)返回當(dāng)前進(jìn)程使用的cpu掩碼，而sched_setaffinity則可以設(shè)定該進(jìn)程只能在哪幾顆cpu處理器上執(zhí)行。當(dāng)我們對(duì)某些進(jìn)程有強(qiáng)烈的期待，或者想自己來(lái)考慮CPU間的負(fù)載均衡，可以這么試試。
