From mboxrd@z Thu Jan 1 00:00:00 1970 Received: from mail-wm1-f49.google.com (mail-wm1-f49.google.com [209.85.128.49]) (using TLSv1.2 with cipher ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 (128/128 bits)) (No client certificate requested) by smtp.subspace.kernel.org (Postfix) with ESMTPS id EF57B1DA4D; Sun, 7 Jul 2024 19:50:58 +0000 (UTC) Authentication-Results: smtp.subspace.kernel.org; arc=none smtp.client-ip=209.85.128.49 ARC-Seal:i=1; a=rsa-sha256; d=subspace.kernel.org; s=arc-20240116; t=1720381861; cv=none; b=K6y4G7c3QxRhd1Sv0L15twX4nKx9Ta4tn/2Rh8/fioyy2bLBjvRVRU1wszWvchYbo+v7FEVX16OvNnxmYL33JO6MPOiZ+52sIClaw9PDyjebGBkO8WWDLGoPKjGE/B9v2s3SIglPjou3mVeM981tjrqZR27Tc46gFmqD5AZFa5o= ARC-Message-Signature:i=1; a=rsa-sha256; d=subspace.kernel.org; s=arc-20240116; t=1720381861; c=relaxed/simple; bh=Jjy7UAUL8yBXel5SbMF4r+YzkgVNd5gnL5SCoQqs5g8=; h=From:To:Cc:Subject:Date:Message-Id:MIME-Version:Content-Type; b=o1b/cpZ+lr4mKRuzLay2hmiStgvrQKOsYnOjCE/+LdN6KpCecYl7pd7cjOd6j0foACyQN9rddxTHMzIE5oqELmZu2kpsMWItCFRyYD8CZIsu7Po1/IoYzXofSurOLKKvhWl9Ihb/ZQ1D+YKRet2L+YphnsRUIomTNCIhzn+pzBo= ARC-Authentication-Results:i=1; smtp.subspace.kernel.org; dmarc=pass (p=none dis=none) header.from=gmail.com; spf=pass smtp.mailfrom=gmail.com; dkim=pass (2048-bit key) header.d=gmail.com header.i=@gmail.com header.b=W/9ikZIW; arc=none smtp.client-ip=209.85.128.49 Authentication-Results: smtp.subspace.kernel.org; dmarc=pass (p=none dis=none) header.from=gmail.com Authentication-Results: smtp.subspace.kernel.org; spf=pass smtp.mailfrom=gmail.com Authentication-Results: smtp.subspace.kernel.org; dkim=pass (2048-bit key) header.d=gmail.com header.i=@gmail.com header.b="W/9ikZIW" Received: by mail-wm1-f49.google.com with SMTP id 5b1f17b1804b1-42666fd6261so3377705e9.3; Sun, 07 Jul 2024 12:50:58 -0700 (PDT) DKIM-Signature: v=1; a=rsa-sha256; c=relaxed/relaxed; d=gmail.com; s=20230601; t=1720381857; x=1720986657; darn=vger.kernel.org; h=content-transfer-encoding:mime-version:message-id:date:subject:cc :to:from:from:to:cc:subject:date:message-id:reply-to; bh=uUQJdzIK8Mf32u2XHaBTTFvuN4vfUeAW9J5u8vT3viY=; b=W/9ikZIWaDjew2/0TB0y0ElMA8Jvtg/YsLKGKW/gkJ6Kt1JGn4sI7ffA38B1CeZtty 8AX7MEMuKEFjbZtj4837TMqemfoasyNj5N2HqbAJbUVv5MBEf7OPEJhlxk9+It3uhJTd gRFYbgGIzOZAv11+fEao3G75OJ9VBVJwYY2/Yj4BOtuciPT8I1UIHabklld2jvjcECsS 23TzA1EuwNmWThTJPKrP+WF4ERsHtUbVWDSJTaDuxMURIJItOyr/oHisH71M3cULiefu U2VktxH5WIW5h4bWk+IrfO9iLmNAniV6CsDMVOjSViaYDfeEaEd14SxG2XewcjD8jc8y 8D2g== X-Google-DKIM-Signature: v=1; a=rsa-sha256; c=relaxed/relaxed; d=1e100.net; s=20230601; t=1720381857; x=1720986657; h=content-transfer-encoding:mime-version:message-id:date:subject:cc :to:from:x-gm-message-state:from:to:cc:subject:date:message-id :reply-to; bh=uUQJdzIK8Mf32u2XHaBTTFvuN4vfUeAW9J5u8vT3viY=; b=FSUYjukB8v39593kMEIPF/nHMDpNzL5rwr+rjiqUWI6s9AM0hBaOIdvPekjb5z9UBk mBZXHF4cGfXbZEz1Q9LLjLCNQ1z8wg/OsvoWqX0hg4B0UBPJBtkpS67jbwoPlqPSmY2C skJ3m09W3ny2fUe5SGXqnjxlvRxUaEyB5WTOzdEysdqe+ZfgGk8fxDBkuHmjgbZpgJHl qFqlBl/rvGjxgwtnfA3PGngshDxriRVD1H0XZ6C/LLufzqSj+645JdJd6JSVjs7w7U9N 9tcChneQJpxWRYXE0fAsVd4SKFTnQc9QraC4jCc9ufd4s/6rT/mOY3jKlQcZB0R6LWuh n+PA== X-Forwarded-Encrypted: i=1; AJvYcCUsVx6tyyRqkFmNBsJ3qVhc+8O3nRLdM/kFwnu/2/dXtGU76enhfms1ohsOPMPX2jXWPbov1IfqZ+a2j7dfvfHGcC8/2GinDXaO54ty X-Gm-Message-State: AOJu0YxwHR7JlGm59pJ11xaq2Hpyy/bgW0/YdDgGsuPbtQaIn0vWEihl uvmMQgWNko72/X4GEdK9/CIraEto+q+X35eRK+LIGaWg4z9oN8KsGEduiogx X-Google-Smtp-Source: AGHT+IEl6EhkVlFRmxapmIhmYOcC21o5tblGq0Qa9ArdqU9sQJsPQND3KeqyL763b2oyUE8eTFk8BA== X-Received: by 2002:a05:600c:4da5:b0:426:6099:6eaa with SMTP id 5b1f17b1804b1-4266099726amr25237505e9.26.1720381856835; Sun, 07 Jul 2024 12:50:56 -0700 (PDT) Received: from laptop.home (83.50.134.37.dynamic.jazztel.es. 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VISIÓN GENERAL +================== + +CFS viene de las siglas en inglés de "Gestor de tareas totalmente justo" +("Completely Fair Scheduler"), y es el nuevo gestor de tareas de escritorio +implementado por Ingo Molnar e integrado en Linux 2.6.23. Es el sustituto de +el previo gestor de tareas SCHED_OTHER. + +Nota: El planificador EEVDF fue incorporado más recientemente al kernel. + +El 80% del diseño de CFS puede ser resumido en una única frase: CFS +básicamente modela una "CPU ideal, precisa y multi-tarea" sobre hardware +real. + +"una CPU multitarea ideal" es una CPU (inexistente :-)) que tiene un 100% +de potencia y que puede ejecutar cualquier tarea exactamente a la misma +velocidad, en paralelo, y cada una a 1/n velocidad. Por ejemplo, si hay dos +tareas ejecutándose, entonces cada una usa un 50% de la potencia --- es decir, +como si se ejecutaran en paralelo. + +En hardware real, se puede ejecutar una única tarea a la vez, así que +se ha usado el concepto de "tiempo de ejecución virtual". El tiempo +de ejecución virtual de una tarea específica cuando la siguiente porción +de ejecución podría empezar en la CPU ideal multi-tarea descrita anteriormente. +En la práctica, el tiempo de ejecución virtual de una tarea es el +tiempo de ejecución real normalizado con respecto al número total de +tareas ejecutándose. + + +2. UNOS CUANTOS DETALLES DE IMPLEMENTACIÓN +=========================================== + +En CFS, el tiempo de ejecución virtual se expresa y se monitoriza por +cada tarea, en su valor de p->se.vruntime (en unidades de nanosegundos). +De este modo, es posible temporizar con precisión y medir el "tiempo +de CPU esperado" que una tarea debería tener. + +Un pequeño detalle: en hardware "ideal", en cualquier momento todas las +tareas pueden tener el mismo valor de p->se.vruntime --- i.e., tareas +se podrían ejecutar simultáneamente y ninguna tarea podría escaparse del +"balance" de la partición "ideal" del tiempo compartido de la CPU. + +La lógica de elección del tareas de CFS se basa en el valor de p->se.vruntime +y por tanto es muy sencilla: siempre intenta ejecutar la tarea con el valor +p->se.vruntime más pequeño (i.e., la tarea que se ha ejecutado menos hasta el +momento). CFS siempre intenta dividir el espacio de tiempo entre tareas +en ejecución tan próximo a la "ejecución multitarea ideal del hardware" como +sea posible. + +El resto del diseño de CFS simplemente se escapa de este simple concepto, +con unos cuantos añadidos como los niveles "nice" ("nice" significa "amable" +en inglés), multi-tarea y varias variantes del algoritmo para identificar +tareas "durmiendo". + + +3. EL ÁRBOL ROJO-NEGRO +======================= + +El diseño de CFS es bastante radical: no utiliza las antiguas estructuras +de datos para las colas de ejecución (en inglés "runqueues"), pero usa una +estructura de árbol rojo-negro (en inglés "red-black tree") ordenado cronológicamente +para construir un línea de ejecución en el futuro, y por eso no tiene ningún +artificio de "cambio de tareas" (algo que previamente era usado por el gestor +anterior y RSDL/SD). + +CFS también mantiene el valor de rq->cfs.min_vruntime, el cual crece +monotónicamente siguiendo el valor más pequeño de vruntime de entre todas +las tareas en la cola de ejecución. La cantidad total de trabajo realizado +por el sistema es monitorizado usado min_vruntime; este valor es usado +para situar las nuevas tareas en la parte izquierda del árbol tanto +como sea posible. + +El valor total de tareas ejecutándose en la cola de ejecución es +contabilizado mediante el valor rq->cfs.load, el cual es la suma de los +de esas tareas que están en la cola de ejecución. + +CFS mantiene un árbol rojo-negro cronológicamente ordenado, donde todas las +tareas que pueden ser ejecutadas están ordenadas por su valor de +p->se.vruntime. CFS selecciona la tarea más hacia la izquierda de este +árbol y la mantiene. Según el sistema continúa, las tareas ejecutadas +se ponen en este árbol más y más hacia la derecha --- lentamente pero +de forma continuada dando una oportunidad a cada tarea de ser la que +está "la más hacia la izquierda" y por tanto obtener la CPU una cantidad +determinista de tiempo. + +Resumiendo, CFS funciona así: ejecuta una tarea un tiempo, y cuando la +tarea se gestiona (o sucede un tic del gestor de tareas) se considera +que el tiempo de uso de la CPU se ha completado, y se añade a +p->se.vruntime. Una vez p->se.vruntime ha aumentado lo suficiente como +para que otra tarea sea "la tarea más hacia la izquierda" del árbol +rojo-negro ordenado cronológicamente esta mantienen (más una cierta pequeña +cantidad de distancia relativa a la tarea más hacia la izquierda para +que no se sobre-reserven tareas y perjudique a la cache), entonces la +nueva tarea "que está a la izquierda del todo", es la que se elige +para que se ejecute, y la tarea en ejecución es interrumpida. + +4. ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE CFS +================================== + +CFS usa una granularidad de nanosegundos y no depende de ningún +jiffie o detalles como HZ. De este modo, el gestor de tareas CFS no tiene +noción de "ventanas de tiempo" de la forma en que tenía el gestor de +tareas previo, y tampoco tiene heurísticos. Únicamente hay un parámetro +central ajustable (se ha de cambiar en CONFIG_SCHED_DEBUG): + + /sys/kernel/debug/sched/base_slice_ns + +El cual puede ser usado para afinar desde el gestor de tareas del "escritorio" +(i.e., bajas latencias) hacia cargas de "servidor" (i.e., bueno con +procesamientos). Su valor por defecto es adecuado para tareas de escritorio. +SCHED_BATCH también es gestionado por el gestor de tareas CFS. + +Debido a su diseño, el gestor de tareas CFS no es proclive a ninguno de los +ataques que existen a día de hoy contra los heurísticos del gestor de tareas: +fiftyp.c, thud.c, chew.c, ring-test.c, massive_intr.c todos trabajan +correctamente y no tienen impacto en la interacción y se comportan de la forma +esperada. + +El gestor de tareas CFS tiene una gestión mucho más firme de los niveles +"nice" y SCHED_BATCH que los previos gestores de tareas: ambos tipos de +tareas están aisladas de forma más eficiente. + +El balanceo de tareas SMP ha sido rehecho/mejorado: el avance por las +colas de ejecución de tareas ha desaparecido del código de balanceo de +carga, y ahora se usan iteradores en la gestión de módulos. El balanceo +del código ha sido simplificado como resultado esto. + +5. Políticas de gestión de tareas +================================== + +CFS implementa tres políticas de gestión de tareas: + + - SCHED_NORMAL (tradicionalmente llamada SCHED_OTHER): Gestión de + tareas que se usan para tareas normales. + + - SCHED_BATCH: No interrumpe tareas tan a menudo como las tareas + normales harían, por eso permite a las tareas ejecutarse durante + ventanas de tiempo mayores y hace un uso más efectivo de las + caches pero al coste de la interactividad. Esto es adecuado + para trabajos de procesado de datos. + + - SCHED_IDLE: Esta política es más débil incluso que nice 19, pero + no es un gestor "idle" para evitar caer en el problema de la + inversión de prioridades que causaría un bloqueo de la máquina + (deadlock). + +SCHED_FIFO/_RR se implementan en sched/rt.c y son específicos de +POSIX. + +El comando chrt de util-linux-ng 2.13.1.1. puede asignar cualquiera de +estas políticas excepto SCHED_IDLE. + + +6. CLASES DE GESTIÓN +===================== + +El nuevo gestor de tareas CFS ha sido diseñado de tal modo para incluir +"clases de gestión", una jerarquía ampliable de módulos que pueden tener +distintas políticas de gestión de tareas. Estos módulos encapsulan los +detalles de las politicas de gestión y son manejadas por el núcleo del +gestor de tareas sin que este tenga que presuponer mucho sobre estas clases. + +sched/fair.c implementa el gestor de tareas CFS descrito antes. + +sched/rt.c implementa la semántica de SCHED_FIFO y SCHED_RR, de una forma +más sencilla que el gestor de tareas anterior. Usa 100 colas de ejecución +(por todos los 100 niveles de prioridad RT, en vez de las 140 que necesitaba +el gestor de tareas anterior) y no necesita las listas de expiración. + +Las clases de gestión de tareas son implementadas por medio de la estructura +sched_class, la cual tiene llamadas a las funciones que deben de llamarse +cuando quiera que ocurra un evento interesante. + +Esta es la lista parcial de llamadas: + + - enqueue_task(...) + + Llamada cuando una tarea entra en el estado de lista para ejecución. + Pone la entidad a ser gestionada (la tarea) en el árbol rojo-negro + e incrementa la variable nr_running. + + - dequeue_task(...) + + Cuando una tarea deja de ser ejecutable, esta función se llama para + mantener a la entidad gestionada fuera del árbol rojo-negor. Esto + decrementa la variable nr_running. + + - yield_task(...) + + Esta función es básicamente desencolar, seguido por encolar, a menos que + sysctl compat_yield esté activado; en ese caso, sitúa la entidad a gestionar + en la parte más hacia la derecha del árbol rojo-negro. + + - check_preempt_curr(...) + + Esta función comprueba si una tarea que ha entrado en el estado de + poder ser ejecutada, podría reemplazar a la tarea que actualmente + se esté ejecutando. + + - pick_next_task(...) + + Esta función elige la tarea más apropiada para ser ejecutada a continuación. + + - set_curr_task(...) + + Esta función se llama cuando una tarea cambia su clase de gestión o + cambia su grupo de tareas. + + - task_tick(...) + + Esta función es llamada la mayoría de las veces desde la función de tiempo + tick; esto puede llevar a un cambio de procesos. Esto dirige el reemplazo + de las tareas. + + +7. EXTENSIONES DE GRUPOS PARA CFS +================================== + +Normalmente, el gestor de tareas gestiona tareas individuales e intenta +proporcionar una cantidad justa de CPU a cada tarea. Algunas veces, puede +ser deseable agrupar las tareas y proporcionarles una cantidad justa +de tiempo de CPU a cada una de las tareas de ese grupo. Por ejemplo, +podría ser deseable que primero se proporcione una cantidad justa de +tiempo de CPU a cada usuario del sistema y después a cada tarea +que pertenezca a un usuario. + +CONFIG_CGROUP_SCHED destaca en conseguir exactamente eso. Permite a las +tareas ser agrupadas y divide el tiempo de CPU de forma just entre esos +grupos. + +CONFIG_RT_GROUP_SCHED permite agrupar tareas de tiempo real (i.e., +SCHED_FIFO y SCHED_RR). + +CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED permite agrupar tareas de CFS (i.e., SCHED_NORMAL y +SCHED_BATCH). + +Estas opciones necesitan CONFIG_CGROUPS para ser definidas, y permitir +al administrador crear grupos arbitrarios de tareas, usando el pseudo +sistema de archivos "cgroup". Vease la documentación para más información +sobre este sistema de archivos: Documentation/admin-guide/cgroup-v1/cgroups.rst + +Cuando CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED es definido, un archivo +"cpu.shares" es creado por cada grupo creado usado en el pseudo +sistema de archivos. Véanse por ejemplo los pasos a continuación +para crear grupos de tareas y modificar cuanto comparten de la CPU +usando el pseudo sistema de archivos "cgroup" :: + + # mount -t tmpfs cgroup_root /sys/fs/cgroup + # mkdir /sys/fs/cgroup/cpu + # mount -t cgroup -ocpu none /sys/fs/cgroup/cpu + # cd /sys/fs/cgroup/cpu + + # mkdir multimedia # crear un grupo de tareas "multimedia" + # mkdir browser # crear un grupo de tareas "browser" + + # #Configurar el grupo multimedia para tener el doble de tiempo de CPU + # #que el grupo browser + + # echo 2048 > multimedia/cpu.shares + # echo 1024 > browser/cpu.shares + + # firefox & # Lanzar firefox y moverlo al grupo "browser" + # echo > browser/tasks + + # #Lanzar gmplayer (o su programa favorito de reproducción de películas) + # echo > multimedia/tasks -- 2.39.2