CFQ，即Completely Fair Queueing绝对公平调度器，力图为竞争块设备使用权的所有进程分配一个等同的时间片，在调度器分配给进程的时间片内，进程可以将其读写请求发送给底层块设备，当进程的时间片消耗完，进程的请求队列将被挂起，等待调度。相对于Noop和Deadline调度器，CFQ要复杂得多，因此可能要分几次才能将其分析完。

优先级

每个进程都会有一个IO优先级，CFQ调度器将会将其作为考虑的因素之一，来确定该进程的请求队列何时可以获取块设备的使用权。IO优先级从高到低可以分为三大类:RT(real time),BE(best try),IDLE(idle),其中RT和BE又可以再划分为8个子优先级。实际上，我们已经知道CFQ调度器的公平是针对于进程而言的，而只有同步请求(read或syn write)才是针对进程而存在的，他们会放入进程自身的请求队列，而所有同优先级的异步请求，无论来自于哪个进程，都会被放入公共的队列，异步请求的队列总共有8(RT)+8(BE)+1(IDLE)=17个。

调度器的结构

CFQ调度器在整个工作过程中所涉及到的结构比较多，我们可以把这些结构分为两类，一类是用来描述调度器本身相关的结构，由于CFQ将进程作为考虑对象，因此另一类结构就是特定于进程的结构，对于这些结构，我们只选择其内部的重要元素进行分析。和调度器相关的数据结构主要有两个，

一个是描述调度器的struct cfq_data

一个是描述队列的struct cfq_queue。

struct cfq_data {struct request_queue *queue;/** rr list of queues with requests and the count of them*/struct cfq_rb_root service_tree;/** Each priority tree is sorted by next_request position.  These* trees are used when determining if two or more queues are* interleaving requests (see cfq_close_cooperator).*/struct rb_root prio_trees[CFQ_PRIO_LISTS];unsigned int busy_queues;int rq_in_driver[2];int sync_flight;/** queue-depth detection*/int rq_queued;int hw_tag;int hw_tag_samples;int rq_in_driver_peak;/** idle window management*/struct timer_list idle_slice_timer;struct work_struct unplug_work;struct cfq_queue *active_queue;struct cfq_io_context *active_cic;/** async queue for each priority case*/struct cfq_queue *async_cfqq[2][IOPRIO_BE_NR];  struct cfq_queue *async_idle_cfqq;sector_t last_position;/** tunables, see top of file*/unsigned int cfq_quantum;unsigned int cfq_fifo_expire[2];unsigned int cfq_back_penalty;unsigned int cfq_back_max;unsigned int cfq_slice[2];unsigned int cfq_slice_async_rq;unsigned int cfq_slice_idle;unsigned int cfq_latency;struct list_head cic_list;/** Fallback dummy cfqq for extreme OOM conditions*/struct cfq_queue oom_cfqq;unsigned long last_end_sync_rq;
}; queue:指向块设备对应的request_queueservice_tree:所有待调度的队列都被添加进该红黑树，等待调度获取时间片prio_trees[CFQ_PRIO_LISTS]：对应8个优先级的红黑树，所有优先级类别为RT或BE的进程的同步请求队列，都会根据优先级添加至相应的红黑树busy_queues:用于计算service_tree中有多少个队列在等待调度active_queue:指向当前占有块设备的队列async_cfqq[2][IOPRIO_BE_NR]:对应RT和BE优先级类的16个异步请求队列async_idle_cfqq:对应优先级类别为IDLE的异步请求队列cfq_quantum：用于计算在一个队列的时间片内，最多发放多少个请求到底层的块设备cfq_fifo_expire[2]：同步、异步请求的响应期限时间cfq_slice[2]：同步、异步请求队列的时间片长度

struct cfq_queue {/* reference count */atomic_t ref;/* various state flags, see below */unsigned int flags;/* parent cfq_data */struct cfq_data *cfqd;/* service_tree member */struct rb_node rb_node;/* service_tree key */unsigned long rb_key;/* prio tree member */struct rb_node p_node;  /* prio tree root we belong to, if any */struct rb_root *p_root;/* sorted list of pending requests */struct rb_root sort_list; /* if fifo isn't expired, next request to serve */struct request *next_rq;/* requests queued in sort_list */int queued[2];/* currently allocated requests */int allocated[2];/* fifo list of requests in sort_list */struct list_head fifo;     unsigned long slice_end;long slice_resid;unsigned int slice_dispatch;/* pending metadata requests */int meta_pending;/* number of requests that are on the dispatch list or inside driver */int dispatched;/* io prio of this group */unsigned short ioprio, org_ioprio;unsigned short ioprio_class, org_ioprio_class;unsigned int seek_samples;u64 seek_total;sector_t seek_mean;sector_t last_request_pos;unsigned long seeky_start;pid_t pid;struct cfq_queue *new_cfqq;
};cfqd:指向队列所属的cfq_datarb_node:用于将队列插入service_treerb_key:红黑树节点关键值，用于确定队列在service_tree中的位置，该值要综合jiffies，进程的IO优先级等因素进行计算p_node:用于将队列插入对应优先级的prio_treep_root:对应的prio_tree树根sort_list:组织队列内的请求用的红黑树，按请求的起始扇区进行排序fifo:组织队列内的请求用的链表头，按请求的响应期限排序slice_end:指明时间片何时消耗完slice_dispatch:在时间片内发送的请求数ioprio:进程的当前IO优先级

相对于进程的结构有struct io_context和struct cfq_io_context。io_context的核心结构是一个基数树，里面组织了进程所访问的所有块设备所对应的cfq_io_context。cfq_io_context中的核心结构是两个队列，也就是进程在一个CFQ调度器所关系到的队列，一个是同步的，一个是异步的，下面是我根据自己的理解画的一张关系图:

REF

cfq参数： https://www.kernel.org/doc/Documentation/block/cfq-iosched.txt