Linux 调度器子系统 (kernel/sched/) 文档索引

文档清单

文档	描述	源码位置
sched_core.md	调度器核心: schedule(), __schedule(), pick_next_task()	kernel/sched/core.c
sched_cfs.md	CFS 完全公平调度器	kernel/sched/fair.c
sched_rt.md	RT 实时调度器 + Deadline 调度器	kernel/sched/rt.c, deadline.c
sched_class.md	调度类框架	kernel/sched/sched.h
sched_context_switch.md	上下文切换机制	kernel/sched/core.c, arch/x86/
sched_load_balance.md	负载均衡	kernel/sched/fair.c, topology.c

1. 调度器核心 (sched_core.md)

关键内容

schedule() → __schedule_loop() → __schedule()
pick_next_task() → __pick_next_task() → pick_next_task_fair()
struct task_struct: __state, prio, static_prio, normal_prio, policy
struct sched_entity: load, run_node, vruntime, cfs_rq
struct cfs_rq: tasks_timeline, nr_queued, curr

关键函数

函数	文件:行号
schedule	kernel/sched/core.c:6998
__schedule	kernel/sched/core.c:6764
__pick_next_task	kernel/sched/core.c:5909
pick_next_task_fair	kernel/sched/fair.c:8978

2. CFS 调度器 (sched_cfs.md)

关键内容

calc_delta_fair(): vruntime 计算
update_curr(): vruntime 更新
place_entity(): 新任务/睡眠唤醒处理
__enqueue_entity() / __dequeue_entity(): 红黑树操作
pick_eevdf(): EEVDF 选择算法
entity_eligible(): 实体合格性检查

关键概念

vruntime: CFS 公平性核心，按实际时间 × (NICE_0_LOAD / weight) 计算
lag: w_i * (V - v_i)，lag >= 0 的实体才能被选中
EEVDF: Earliest Eligible Virtual Deadline First
PICK_BUDDY: 优化策略，优先选择 next buddy

关键函数

函数	文件:行号
calc_delta_fair	kernel/sched/fair.c:290
update_curr	kernel/sched/fair.c:1286
place_entity	kernel/sched/fair.c:5165
__enqueue_entity	kernel/sched/fair.c:914
__dequeue_entity	kernel/sched/fair.c:923
pick_eevdf	kernel/sched/fair.c:1010
entity_eligible	kernel/sched/fair.c:813

3. RT 调度器 (sched_rt.md)

关键内容

struct rt_rq: active (优先级数组), rt_nr_running
struct rt_prio_array: bitmap + queue[]，O(1) 选择
enqueue_task_rt(): 入队到优先级链表
pick_next_task_rt(): sched_find_first_bit() O(1) 找到最高优先级
push_rt_task() / pull_rt_task(): 多 CPU 间迁移
RT-throttling: sched_rt_runtime_exceeded()

RT vs CFS 对比

特性	RT	CFS
调度目标	优先级保证	公平性
数据结构	优先级位图+链表	红黑树(vruntime)
选择算法	O(1)	O(log n)
饥饿问题	可能	不可能

Deadline 调度器

struct sched_dl_entity: dl_runtime, dl_deadline, dl_period
CBS 算法: Constant Bandwidth Server
replenishment 定时器补充 runtime

关键函数

函数	文件:行号
enqueue_task_rt	kernel/sched/rt.c:1431
pick_next_task_rt	kernel/sched/rt.c:1671
push_rt_task	kernel/sched/rt.c:1939
pull_rt_task	kernel/sched/rt.c:2240
sched_rt_runtime_exceeded	kernel/sched/rt.c:863

4. 调度类框架 (sched_class.md)

关键内容

struct sched_class: 函数指针接口定义
调度类优先级顺序 (链接脚本保证):
```
stop > dl > rt > fair > ext > idle
```
1
DEFINE_SCHED_CLASS(): 链接段属性
for_each_active_class(): 遍历调度类

sched_class 函数指针

类型	函数指针	用途
任务队列	`enqueue_task`, `dequeue_task`	入队/出队
选取任务	`pick_task`, `pick_next_task`	核心调度决策
任务切换	`put_prev_task`, `set_next_task`	上下文切换支持
负载均衡	`balance`, `find_lock_rq`	多 CPU 负载均衡
事件处理	`task_tick`, `task_woken`	各种调度事件

关键函数

函数	文件:行号
struct sched_class	kernel/sched/sched.h:2500
DEFINE_SCHED_CLASS	kernel/sched/sched.h:2709
__pick_next_task	kernel/sched/core.c:5909
__setscheduler_class	kernel/sched/core.c:7254

5. 上下文切换 (sched_context_switch.md)

关键内容

context_switch(): MM 切换 + switch_to()
prepare_task_switch(): 切换前准备
finish_task_switch(): 切换后清理
__schedule(): 调度器主体
switch_to(): 汇编层面寄存器/栈切换
__switch_to(): FPU, TLS, 段寄存器切换

切换流程

__schedule()
  └─> context_switch()
       ├─> prepare_task_switch()
       ├─> MM 切换: enter_lazy_tlb() / switch_mm_irqs_off()
       ├─> switch_to(prev, next, prev)
       │     ├─> __switch_to_asm(): 寄存器, 栈指针
       │     └─> __switch_to(): FPU, TLS, 段寄存器
       └─> finish_task_switch()

状态保存/恢复

状态类型	保存位置
通用寄存器 (rbx, rbp, r12-r15)	__switch_to_asm 栈帧
栈指针 (rsp)	task_struct->thread.sp
FPU/SSE/AVX	task_struct->thread.fpu
TLS	GDT/LDT via load_TLS()

关键函数

函数	文件:行号
context_switch	kernel/sched/core.c:5239
prepare_task_switch	kernel/sched/core.c:5080
finish_task_switch	kernel/sched/core.c:5112
__schedule	kernel/sched/core.c:6764
switch_to	arch/x86/include/asm/switch_to.h:49
__switch_to_asm	arch/x86/entry/entry_64.S:177

6. 负载均衡 (sched_load_balance.md)

关键内容

struct sched_domain: 层次结构定义
struct sched_group: 组容量, cpumask
detach_tasks(): 从源 CPU 分离任务
attach_tasks(): 附加到目标 CPU
sched_balance_rq(): 核心均衡函数
sched_balance_newidle(): CPU idle 时触发
调度域层次: SMT → CLS → MC → PKG → NUMA

组类型 (group_type)

group_has_spare: 有备用容量
group_fully_busy: 完全使用
group_misfit_task: 任务不适合当前 CPU
group_overloaded: CPU 过载

关键函数

函数	文件:行号
detach_tasks	kernel/sched/fair.c:9648
attach_tasks	kernel/sched/fair.c:9813
sched_balance_rq	kernel/sched/fair.c:11865
sched_balance_newidle	kernel/sched/fair.c:12922
sched_balance_domains	kernel/sched/fair.c:12331
struct sched_domain	include/linux/sched/topology.h:73

架构总览

                    ┌─────────────────────────────────────────┐
                    │         用户空间进程                     │
                    └─────────────────┬───────────────────────┘
                                      │
                                      │ sched_submit_work()
                                      ▼
                    ┌─────────────────────────────────────────┐
                    │      schedule() / __schedule()           │
                    │  ┌─────────────────────────────────────┐│
                    │  │ pick_next_task()                    ││
                    │  │   for_each_active_class(class) {    ││
                    │  │     class->pick_next_task()         ││
                    │  │   }                                 ││
                    │  └─────────────────────────────────────┘│
                    └─────────────────┬───────────────────────┘
                                      │
                    ┌─────────────────┴───────────────────────┐
                    ▼                                       ▼
        ┌───────────────────────┐               ┌───────────────────────┐
        │  context_switch()      │               │   调度类实现          │
        │  ├─> MM 切换           │               │  ├─> stop_sched_class │
        │  ├─> switch_to()      │               │  ├─> dl_sched_class   │
        │  └─> finish_task()   │               │  ├─> rt_sched_class   │
        └───────────────────────┘               │  ├─> fair_sched_class │
                                                │  └─> idle_sched_class │
        ┌───────────────────────┐               └───────────────────────┘
        │  struct rq            │
        │  ├─> cfs_rq          │
        │  ├─> rt_rq           │
        │  ├─> dl_rq           │
        │  └─> nr_running      │
        └───────────────────────┘

调度域层次 (负载均衡):
┌─────────┐   ┌─────────┐   ┌─────────┐   ┌─────────┐
│  SMT    │ → │  CLS    │ → │  MC     │ → │  PKG    │ → NUMA
└─────────┘   └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘

深度分析

sched_deep_dive_r1.md - 深度分析 R1: CFS/EEVDF, RT调度器, Load Balancing, sched_domain, pick_next_task
sched_deep_dive_r2.md - 深度分析 R2: pick_eevdf, calc_delta_fair, update_curr, enqueue_entity, dequeue_entity, task_numa_placement (待完善)

Linux 调度器子系统 (kernel/sched/) 文档索引 ​

文档清单 ​

1. 调度器核心 (sched_core.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

2. CFS 调度器 (sched_cfs.md) ​

关键内容 ​

关键概念 ​

关键函数 ​

3. RT 调度器 (sched_rt.md) ​

关键内容 ​

RT vs CFS 对比 ​

Deadline 调度器 ​

关键函数 ​

4. 调度类框架 (sched_class.md) ​

关键内容 ​

sched_class 函数指针 ​

关键函数 ​

5. 上下文切换 (sched_context_switch.md) ​

关键内容 ​

切换流程 ​

状态保存/恢复 ​

关键函数 ​

6. 负载均衡 (sched_load_balance.md) ​

关键内容 ​

组类型 (group_type) ​

关键函数 ​

架构总览 ​

深度分析 ​

Linux 调度器子系统 (kernel/sched/) 文档索引

文档清单

1. 调度器核心 (sched_core.md)

关键内容

关键函数

2. CFS 调度器 (sched_cfs.md)

关键内容

关键概念

关键函数

3. RT 调度器 (sched_rt.md)

关键内容

RT vs CFS 对比

Deadline 调度器

关键函数

4. 调度类框架 (sched_class.md)

关键内容

sched_class 函数指针

关键函数

5. 上下文切换 (sched_context_switch.md)

关键内容

切换流程

状态保存/恢复

关键函数

6. 负载均衡 (sched_load_balance.md)

关键内容

组类型 (group_type)

关键函数

架构总览

深度分析