CFS 调度器两种调度类型普通调度 和 组调度

在 Linux 的 CFS（Completely Fair Scheduler） 调度器中，确实存在两种调度类型：普通调度 和 组调度。这两种调度类型分别适用于不同的场景，并通过三个关键维度（权重、抢占优先级、最大配额）来影响程序对 CPU 资源的使用。以下是对这些概念的详细解析：

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1. 普通调度与组调度

（1）普通调度

• 普通调度是指直接针对单个任务（进程或线程）进行调度。
• 不涉及 cgroup（Control Group），即没有将任务分组管理。
• 适合简单的应用场景，比如运行独立的任务。

（2）组调度

• 组调度是基于 cgroup 的调度方式，允许多个任务被组织到一个组中，并以组为单位分配 CPU 资源。
• 这种方式特别适合需要资源隔离或按组分配资源的场景，例如容器化环境（如 Docker、Kubernetes）。
• 在 cgroup 中，可以定义组级别的资源限制和优先级，从而实现更精细的资源管理。

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2. 影响 CPU 资源使用的三个维度

在 CFS 调度器中，无论使用普通调度还是组调度，都会通过以下三个维度来影响任务对 CPU 资源的使用：

（1）权重（CPU Weight）

• 含义
  权重决定了任务或组在 CPU 时间分配中的比例。权重越高，任务获得的 CPU 时间越多。
• 实现机制
  • 在普通调度中，权重由任务的 nice 值 决定，范围为 -20（最高优先级，权重最高）到 +19（最低优先级，权重最低）。
  • 在组调度中，权重由 cgroup 的 cpu.weight 参数控制，范围为 1 到 10000，默认值为 100。
• 示例
  如果有两个任务，A 的权重为 200，B 的权重为 100，则 A 获得的 CPU 时间是 B 的两倍。

（2）抢占优先级（CPU Latency）

• 含义
  抢占优先级决定了任务之间的响应时间，或者说调度器允许任务等待的最大延迟。
• 实现机制
  • 在 CFS 中，调度器会根据任务的历史行为动态调整其抢占优先级。
  • 对于 I/O 密集型任务（如文件读写），调度器会优先让它们运行，因为它们通常会快速释放 CPU。
  • 对于 CPU 密集型任务（如计算密集型任务），调度器会让它们运行更长时间，减少上下文切换的开销。
• 影响
  • 较低的 CPU Latency 表示调度器会更频繁地切换任务，从而提高响应速度。
  • 较高的 CPU Latency 表示调度器会让任务运行更长时间，减少上下文切换，但可能会降低响应速度。

（3）最大配额（CPU Quota）

• 含义
  最大配额限制了任务或组在一定时间周期内可以使用的最大 CPU 时间。
• 实现机制
  • 在普通调度中，最大配额通常不直接设置，而是通过系统的整体负载动态调整。
  • 在组调度中，最大配额由 cgroup 的 cpu.cfs_quota_us 和 cpu.cfs_period_us 参数控制：
    • cpu.cfs_quota_us：指定一个周期内任务或组最多可以使用的微秒数。
    • cpu.cfs_period_us：指定时间周期的长度（默认为 100ms）。
  • 示例：
    • 如果 cpu.cfs_quota_us = 50000，cpu.cfs_period_us = 100000，则该任务或组每 100ms 最多可以使用 50ms 的 CPU 时间。
• 用途
  • 用于限制任务或组的 CPU 使用量，防止某个任务或组占用过多资源。
  • 在容器化环境中，最大配额常用于保证不同容器之间的资源公平性。

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3. 总结对比

维度	描述	适用场景
权重（CPU Weight）	决定任务或组在 CPU 时间分配中的比例，权重越高，分配的 CPU 时间越多。	需要按比例分配资源的场景，如多个容器共享 CPU。
抢占优先级（CPU Latency）	决定任务之间的响应时间，动态调整任务的运行时间，优先响应 I/O 密集型任务。	需要平衡响应速度和系统效率的场景，如桌面系统。
最大配额（CPU Quota）	限制任务或组在一定时间周期内可以使用的最大 CPU 时间，防止资源过度占用。	需要资源隔离或限制的场景，如容器化环境。

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4. 总结

• 普通调度
  直接针对单个任务进行调度，适合简单的应用场景。通过权重、抢占优先级和最大配额来动态分配 CPU 资源。

• 组调度
  基于 cgroup 的调度方式，允许多个任务被组织到一个组中，并以组为单位分配 CPU 资源。通过 cgroup 的参数（如 cpu.weight、cpu.cfs_quota_us 和 cpu.cfs_period_us）来实现精细化的资源管理。

• 三个维度

  • 权重：决定资源分配的比例。
  • 抢占优先级：决定任务的响应速度。
  • 最大配额：限制资源的使用上限。

通过这三个维度，CFS 调度器能够在多任务环境下实现高效的资源分配，同时满足不同场景的需求（如响应速度、资源隔离等）。