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面试冷知识，Redhat红帽/CentOS服务器的Linux内核实时系统

时间：03-05来源：作者：点击数：

本文分享了程序员面试关于 Linux 内核实时系统的冷知识。希望能让大家增长一点知识。

背景知识

Linux的调度策略包括SCHED_FIFO and SCHED_RR 和SCHED_OTHER

SCHED_FIFO（Round-robin线程调度策略）和SCHED_RR是“实时”策略。实现POSIX标准规定的固定优先级实时调度（fixed-priority real-time scheduling）。按照这些策略的任务会抢占其他所有任务。因为是抢占，如果它们不释放CPU，所以很容易使得某些低级别的任务得不到执行。

SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 之间的区别在于：在相同优先级的任务中，SCHED_RR 执行 round-robin 分配，每个任务都得到相同的cpu时间片策略。而SCHED_FIFO需要任务主动放弃cpu时间片。

SCHED_OTHER是常见的循环式分时调度策略，该调度策略根据系统中运行的其他任务为某个时间的调度任务。

SCHED_RR和SCHED_FIFO的问题：

红帽企业版Linux实时版中的两种实时调度策略具有一个主要特征：直到被更高优先级的线程抢占或直到它们“等待”（sleep/休眠或执行I/O）线程会一直运行。如果是SCHED_RR，在SCHED_RR优先级相同的线程中，操作系统可能会抢占一个线程，让另一个线程得以执行。

POSIX规范没有规定允许低优先级线程获得任何CPU时间的策略。

实时线程的这种特性意味着编写一个霸占100％的CPU的应用程序非常容易。乍一看，好像榨干了服务器是个不错的想法，但实际上，它引起了操作系统的许多问题。操作系统负责管理系统范围的资源和按CPU的资源，并且必须定期检查描述这些资源的数据结构，并对其执行内部管理活动。如果内核被SCHED_FIFO线程垄断，则它无法执行内务处理任务，最终整个系统将变得不稳定，从而可能导致崩溃。

中断处理程序以具有SCHED_FIFO优先级的线程（默认值：50）运行。具有或策略高于中断处理程序线程的cpuxiao hao x线程可能会阻止中断处理程序运行，并导致程序等待那些由中断发出的数据，从而使该程序饿死并失败。

红帽/CentOS的特殊策略/实时节流机制

在红帽企业版实时系统内核中，有个实时节流机制/SCHED_FIFOSCHED_RR限制实时调度的调度策略（real-time scheduler throttling）。

红帽企业版实时Linux内核带有一种保护机制，该机制使系统管理员可以分配资源配额以供实时任务使用。这个配额机制引入，算是一个保护机制。

这个机制用/proc文件系统中的两个参数控制。

/proc/sys/kernel/sched_rt_period_us定义时间周期，以微秒为单位，相当于100%的CPU资源带宽。默认值为1,000,000μs（1秒）。谨慎更改该时间段，时间段过长或太小都将危险。

/proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us定义所有实时任务可用的总带宽。默认值为950,000μs（0.95 s），即CPU带宽的95％。将该值设置为-1意味着实时任务最多可能占用100％的CPU时间。仅当在特殊场景实时任务经过精心设计并且没有明显的隐患（比如没有无限制的轮询循环）时，才可以这样配置。

对于实时调节机制的默认值定义的CPU时间的95％，意思是95%的cpu时间片可以通过实时任务中使用。剩余的5％将用于非实时任务（在SCHED_OTHER类似的调度策略下运行的任务）。而且需要注意，如果单个实时任务占用了95％的CPU时隙，则该CPU上剩余的实时任务将不会运行。剩下的5％的CPU时间仅由非实时任务使用。

默认值的设置带来两个好处：流氓实时任务不会通过不允许非实时任务运行来锁定系统，另一方面，实时任务最多具有95％的CPU他们的可用时间，可能会最大化效能。