Linux调度类解读

• • 本文档以linux内核6.15-rc3作为源码基线。
• • 在上一篇文章中，通过pick_next_task函数解读，已经看到了调用pick_next_task_fair回调函数，就涉及到了具体的调度类，具体来说，pick_next_task_fair就是CFS函数的pick函数实现。因此，本篇文章就先解读Linux的调度类，这样能够更好的理解后续的流程。

调度类分层

• • kernel/sched/core.c文件中，是调度器的入口，内核其他模块需要进行调度时，调用的都是这个文件中定义的入口函数，比如最典型的就是schedule函数。
• • 当我们看到pick_next_task_fair的具体实现时，就已经到了kernel/sched/fair.c文件中定义了，这就是通常我们所说的CFS（Complete Fair Scheduler，完全公平调度器）的具体实现了。CFS，我们就称之为一个调度类。
• • 反过来说，一个好的设计，肯定是能够兼容多种不同的需求。而调度器正好是这一需求的最好反应，不同的任务有不同的需求。典型的比如：火箭点火控制，这个肯定是要求实时的，那必须有对应的试试调度类；同时多任务并行，那肯定都需要照顾，稍微晚一点也没有问题；而后台日志处理任务，晚上晚个一两个小时也没什么问题，那就肯定不需要特殊照顾。因此，就需要把调度器的入口和调度器的实现分离，进行解耦，我们才能通过多种调度类来支持多种不同的调度需求。
• • 因此，我们可以简单的总结如下：

调度类数据结构

• • 既然已经涉及了调度类分层的设计原理，那用什么数据结构来对调度类进行抽象呢？怎么定义各个调度类呢？
• • Linux内核中对调度类进行抽象的数据结构是struct sched_class, 定义在kernel/sched/sched.h头文件第2364行，定义如下：

struct sched_class {
    ....
    void (*enqueue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
    bool (*dequeue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
    void (*yield_task)   (struct rq *rq);
    bool (*yield_to_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p);

    void (*wakeup_preempt)(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);

    int (*balance)(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf);
    struct task_struct *(*pick_task)(struct rq *rq);
    /*
     * Optional! When implemented pick_next_task() should be equivalent to:
     *
     *   next = pick_task();
     *   if (next) {
     *       put_prev_task(prev);
     *       set_next_task_first(next);
     *   }
     */
    struct task_struct *(*pick_next_task)(struct rq *rq, struct task_struct *prev);

    void (*put_prev_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, struct task_struct *next);
    void (*set_next_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);
    ....
};

• • 这个调度类定义了很多如入队、出队、放弃CPU等回调函数钩子，这其实就是对应的调度器的入口函数的对应调度类需要实现的函数，里面就包含了前面文章中涉及的pick_next_task函数；

调度类定义

• • 由于Linux内核调度类是核心数据结构，因此对于一个调度类的定义是有限制的，那么怎么保证每个调度类都是符合这个限制要求的呢？Linux内核在kernel/sched/sched.h文件第2485行定义了DEFINE_SCHED_CLASS这个辅助宏，保证符合相关限制要求。