前言

组调度（task_group）是使用Linux cgroup(control group)的cpu子系统来实现的，可以将进程进行分组，按组来分配CPU资源等。比如，看一个实际的例子：A和B两个用户使用同一台机器，A用户16个进程，B用户2个进程，如果按照进程的个数来分配CPU资源，显然A用户会占据大量的CPU时间，这对于B用户是不公平的。组调度就可以解决这个问题，分别将A、B用户进程划分成组，并将两组的权重设置成占比50%即可。

带宽（bandwidth）控制是用于控制用户组（task_group）的CPU带宽，通过设置每个用户组的限额值，可以调整CPU的调度分配。在给定周期内，当用户组消耗CPU的时间超过了限额值，该用户组内的任务将会受到限制，直到下一个周期。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、设计原理

先看一下/sys/fs/cgroup/cpu下的内容吧：

(1) 有两个关键的字段：cfs_period_us和cfs_quota_us，这两个与cfs_bandwidth息息相关；
(2) period表示周期，quota表示限额，也就是在period期间内，用户组的CPU限额为quota值，当超过这个值的时候，用户组将会被限制运行（throttle），等到下一个周期开始被解除限制（unthrottle）；

如果使用CPU bandwith control，需要配置CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED和CONFIG_CFS_BANDWIDTH选项。该功能是限制一个组的最大使用CPU带宽。通过设置两个变量quota和period，period是指一段周期时间，quota是指在period周期时间内，一个组可以使用的CPU时间限额。当一个组的进程运行时间超过quota后，就会被限制运行，这个动作被称作throttle。直到下一个period周期开始，这个组会被重新调度，这个过程称作unthrottle。

总结一下就是，cfs_bandwidth就像是一个全局时间池（时间池管理时间，类比内存池管理内存）。每个group cfs_rq如果想让其管理的红黑树上的调度实体调度，必须首先向全局时间池中申请固定的时间片，然后供其进程消耗。当时间片消耗完，继续从全局时间池中申请时间片。终有一刻，时间池中已经没有时间可供申请。此时就是throttle cfs_rq的大好时机。

二、数据结构

每个task_group都包含cfs_bandwidth结构体，主要记录和管理时间池的时间信息。

struct cfs_bandwidth {#ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTHraw_spinlock_t lock;ktime_t period;         //周期值；u64 quota, runtime;     //quota: 限额值；runtime: 记录限额剩余时间，在每次定时器回调函数中更新值为quota；s64 hierarchical_quota; //层级管理任务组的限额比率；u64 runtime_expires;    //每个周期的到期时间；int idle, period_active; //idle:空闲状态，不需要运行时分配；period_active: 周期性计时已经启动；struct hrtimer period_timer, slack_timer; //period_timer: 高精度周期性定时器，用于重新填充运行时间消耗；//slack_timer: 延迟定时器，在任务出列时，将剩余的运行时间返回到全局池里；struct list_head throttled_cfs_rq; //所有被throttle的cfs_rq挂入此链表，在定时器的回调函数中便利链表执行unthrottle cfs_rq操作；/* statistics */int nr_periods, nr_throttled; //统计值；u64 throttled_time; //统计值；#endif
};

struct cfs_rq结构中相关字段如下：

struct cfs_rq {
#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHEDstruct rq *rq;                  /* cfs_rq依附的cpu runqueue，每个CPU有且仅有一个rq运行队列。 */struct task_group *tg;        /* cfs_rq所属的task_group。 */
#ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTHint runtime_enabled;          /* 该就绪队列是否已经开启带宽限制，默认带宽限制是关闭的，如果带宽限制使能，runtime_enabled的值为1。 */u64 runtime_expires;            /* 周期计时器到期时间 */s64 runtime_remaining;        /* cfs_rq从全局时间池申请的时间片剩余时间，当剩余时间小于等于0的时候，就需要重新申请时间片。 */u64 throttled_clock, throttled_clock_task;     /* 当cfs_rq被throttle的时候，方便统计被throttle的时间，需要记录throttle开始的时间。 */u64 throttled_clock_task_time;int throttled, throttle_count;                 /* throttled：如果cfs_rq被throttle后，throttled变量置1，unthrottle的时候，throttled变量置0；throttle_count：由于task_group支持嵌套，当parent task_group的cfs_rq被throttle的时候，其chaild task_group对应的cfs_rq的throttle_count成员计数增加。 */struct list_head throttled_list;               /* 被throttle的cfs_rq挂入cfs_bandwidth->throttled_cfs_rq链表。 */
#endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
#endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
};

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