先决条件– CPU调度
完全公平调度程序(CFS)和Brain Fuck调度程序(BFS)是Linux当前使用的两个不同的进程调度程序。
流程计划–
由于将任何程序作为进程加载到RAM中，然后CPU根据进程的优先级执行该进程。
1.完全公平的调度程序(CFS)：
- 它基于旋转楼梯最后期限调度程序(RSDL)。
- 从2.6.23版开始，这是默认的调度过程。
- 优雅地处理I / O和CPU绑定进程。
顾名思义，它公平地或平均地将CPU时间分配给所有进程。在了解CFS之前，让我们先看一下N个进程的理想公平调度(IFS)。如果就绪队列中有N个进程，则根据IFS，每个进程将获得(100 / N)％的CPU时间。
让我们接受四个进程及其突发时间，如下所示，在就绪队列中等待执行。
| Process | Burst Time (in ms) |
|---|---|
| A | 10 |
| B | 6 |
| C | 14 |
| D | 6 |
花费4ms的时间。最初，准备就绪队列中有四个等待执行的进程，根据理想均衡调度，每个进程的执行时间均相等(时间量/ N)。
因此4/4 = 1每个进程在第一个量子中执行1ms即可执行。在完成六个量子过程之后，B和D被完全执行，其余的是A和C，它们已经执行了6ms，它们的剩余时间为A = 4ms和C = 8ms。
在第七个时间段中，A和C将执行(4/2 = 2ms，因为仅剩下两个过程)。这是理想的公平调度，其中每个进程无论其优先级如何均等地分配时间量。
以下是IFS的表说明。
Q：表示时间量为4ms。
| Process | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | Q5 | Q6 | Q7 | Q8 | Q9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | – |
| B | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | – | – | – |
| C | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 4 |
| D | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | – | – | – |
CFS与基于理想的调度类似，但是CFS根据虚拟运行时间对每个进程进行优先级排序。
粮安委背后的想法–
- 每个可运行过程在PCB(过程控制块)中都有一个与之关联的虚拟时间。
- 每当上下文切换发生时(或在每个调度点)，当前运行的进程虚拟时间都会增加virtualruntime_currprocess + = T。
其中T是最近执行的时间。 - 因此，该过程的运行时间单调增加。
因此，最初每个进程都有一些开始的虚拟时间(您可以在Google上查询最初的虚拟运行时间是如何计算的)。
CFS是用于过程调度的非常简单的算法，它是使用RED BLACK树而不是队列来实现的。
因此，主内存上的所有进程都被插入到Red Black树中，并且每当有新进程出现时，就会将其插入树中。众所周知，红黑树是自平衡二进制搜索树。
在C++中，我们可以在STL中使用映射，因为它们是使用红黑树实现的。
现在，每当有上下文切换发生时–
- 如上所述，正在执行的当前进程的虚拟时间被更新。
- 确定了具有最低虚拟时间的新过程，并且我们知道这是Red Black树的最左侧节点。
- 如果当前进程仍有一些突发时间，则将其插入Red Balck树。
因此，通过这种方式，每个进程都获得了公平的执行时间，因为在每次上下文切换之后，进程的虚拟时间都会增加，因此优先级会降低。
CFS的时间复杂度分析–
- 插入红黑树需要O(logn)。
- 找到一个虚拟时间最少的节点是O(1)，因为我们可以维护一个指针(在地图中，我们可以使用auto it = map.begin())。
So overall time complexity is O(logn) 这里先创建了红黑树，然后有一个N个进程的红黑树，所以调度时间复杂度为O(logn)。
使用RED黑树的另一个优点是，如果某个进程受I / O约束，那么它的虚拟时间将大大减少，并且它显示为Red Black树中最左边的节点，因此首先执行。因此，CFS可以轻松找出受I / O约束和受CPU约束的进程，并且它为I / O约束的进程赋予更高的优先级，从而避免了饥饿。
2. Brain Fuck Scheduler(BFS)：
与CFS调度程序不同，BFS是O(n)调度程序，它使用被视为队列的双向链表。
因此，在最坏的情况下，上下文切换时对新进程的选择会变为O(n)，并且在使用队列时，该进程的插入为O(1)。
使用全局运行队列，以便所有CPU都可以访问它。在上下文切换期间，将扫描队列，直到找到具有最高优先级的最佳进程，然后执行该进程。优先级是根据每个流程的虚拟截止期限公式确定的，并据此执行。
由于上下文切换的开销以及O(n)时间的复杂性，它不再在Linux中使用。