2.6.4.1 带宽控制 - 数据结构

如果需要开启CFS的带宽控制功能，编译内核时需要设置 CONFIG_CFS_BANDWIDTH=y, 用于CFS带宽控制的数据结构为:

/* file: kernel/sched/sched.h */
struct cfs_bandwidth {
#ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
    raw_spinlock_t lock;
    /* 一个周期的时长 */
    ktime_t period;
    /* 一个周期内的时间限额 */
    u64 quota;
    /* 本周期内剩下的可用时间 */
    u64 runtime;
    s64 hierarchical_quota;

    u8 idle;
    u8 period_active;
    u8 slack_started;
    /* 高精度定时器，每个period内定时更新runtime */
    struct hrtimer period_timer;
    /* 回收时间的定时器 */
    struct hrtimer slack_timer;
    /* 所有throttled的cfs_rq挂到该链表上，在定时器的回调函数中遍历该链表执行unthrottle操作
     */
    struct list_head throttled_cfs_rq;

    /* Statistics: */
    int nr_periods;
    int nr_throttled;
    u64 throttled_time;
#endif
};

与带宽控制相关的所有信息都封装在该结构中，系统主要通过两个量来对带宽进行控制：

• period: 代表一个周期，带宽控制以周期为单位展开

• quota: 一个周期内的时间限额

带宽控制是以任务组为单位进行的，因此我们可以在任务组的结构体中看到如下字段：

/* file: kernel/sched/sched.h */
struct task_group {
    /* 该任务组的带宽控制字段 */
    struct cfs_bandwidth cfs_bandwidth;
};

实际的带宽控制将会下沉到任务组的各个cfsrq中去落实，因此cfsrq也包含了与带宽控制相关的字段：

/* file: kernel/sched/sched.h */
struct cfs_rq {
#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
    struct rq *rq; /* CPU runqueue to which this cfs_rq is attached */

    /* 该 cfs_rq 所属的任务组 */
    struct task_group *tg; /* group that "owns" this runqueue */

    /* 用于带宽控制的字段 */
#ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
    /* 是否开启带宽限制 */
    int runtime_enabled;
    /* 当前cfs_rq从task_group中分配到的时间配额的剩余量，如果该时间小于等于0,
     * 则需要重新从task_group中申请时间 */
    s64 runtime_remaining;

    /* 记录cfs_rq被throttle时的时间点，用于统计被throttle的时间 */
    u64 throttled_clock;
    u64 throttled_clock_task;
    u64 throttled_clock_task_time;
    /* 标记当前 cfs_rq 是否被 throttle */
    int throttled;
    /* 记录当前cfs_rq被throttle的次数，如果上层task_group被throttle时，该数字也会增加
     */
    int throttle_count;
    /* 被throttle时挂入cfs_bandwidth->throttled_cfs_rq链表 */
    struct list_head throttled_list;
#endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
#endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
};

这里主要的字段是 runtime_enabled 与 runtime_remaining, 调度器主要通过这两个字段来控制cfsrq的带宽，我们在下一节将详细讨论实现细节。