Linux 6.6 到 7.0 调度有哪些改动

Linux 6.6 → 7.0 调度器核心改动全景

这是一个跨越 15 个内核版本（2023.10 ~ 2026.02）的调度器变革历程，以下按阶段梳理。

一、阶段总览

二、里程碑级改动详解

1. Linux 6.6（2023.10）— 🏆 EEVDF 替代 CFS

• 核心变更：使用 Earliest Eligible Virtual Deadline First (EEVDF) 算法取代了从 2.6.23（2007年）沿用至今的 CFS。
• 原理：不再依赖启发式权重和可调参数，而是基于”virtual deadline”以数学化方式确保未获得足够 CPU 时间的进程被选中，超额进程”受罚”。
• 配套机制：引入 latency-nice（基于论文 EEVDF using latency-nice），允许用户空间提示进程的延迟偏好。
• 其他：为 x86 Hybrid CPU（P-core + E-core）启用集群调度（Cluster Scheduling）。

2. Linux 6.8（2024.03）— 🏆 Deadline Server 基础设施

• 核心变更：引入 SCHED_DEADLINE server 机制（嵌套/二级调度），替代传统的 RT throttling。
• 背景：实时调度类（RR/FIFO）可能饿死低优先级 SCHED_OTHER 进程。旧方案 RT throttling 简单粗暴、性能不佳。
• 实现：为实时任务分配一个 deadline server，对低优先级任务呈现为可抢占的”服务器”，在保证实时性同时避免饥饿。

3. Linux 6.12（2024.11）— 🏆 sched_ext + EEVDF 完工 + PREEMPT_RT 主线化

• sched_ext（SCHED_EXT）：新增 BPF 可扩展调度器类。允许用 BPF 程序编写自定义调度算法，无需编译内核模块即可加载/卸载。极大加速调度器迭代速度。
• EEVDF 完工：自 6.6 引入后经过多个版本优化，至此完成过渡。
• PREEMPT_RT：经过 20 年开发，实时抢占补丁集最终合入主线。
• hiperdispatch：动态调整 CPU capacity，提升垂直极化场景下的调度效率。

4. Linux 6.13（2025.01）— 🏆 Lazy Preemption

PREEMPT_NONE → PREEMPT_VOLUNTARY → PREEMPT_LAZY(新增) → PREEMPT_FULL
                                                                     (越靠右越实时，开销越大)

• 新增抢占模式 PREEMPT_LAZY：定位在”自愿抢占”和”完全抢占”之间。
  • Fair-class（CFS/EEVDF）的抢占请求延迟到 tick 边界执行，减少上下文切换开销。
  • RR/FIFO/DEADLINE 实时类保持完全抢占。
• Proxy Execution v13 准备：为后续解决优先级反转问题打下基础。

5. Linux 6.17（2025.09）— 🏆 SMP 无条件化 + Proxy Execution

• SMP 无条件化：调度器移除所有单处理器（UP）特定代码和 #ifdef，仅保留 SMP 代码路径。运行在单 CPU 上时自动适配，无需额外维护两套代码路径。
• 单 RQ Proxy Execution：单运行队列代理执行实现——当高优先级任务被低优先级任务持有的锁阻塞时，低优先级任务”借用”高优先级任务的剩余时间片继续执行以加速释放锁，从而解决优先级反转。
• EEVDF lag 管理：在 fair 类中正式管理进程的 lag（滞后量），确保不同时间片配置下运行平等性。

6. Linux 7.0（2026.02）— 🏆 抢占模式简化 + rseq 时间片扩展

• 抢占模式从 4 种→2 种：
  • 主流架构（arm64/x86/riscv/powerpc/s390/loongarch）仅保留 PREEMPT_LAZY 和 PREEMPT_FULL。
  • PREEMPT_NONE 仅限不支持抢占的架构；PREEMPT_VOLUNTARY 仅限不支持懒抢占的架构。
  • Commit: 7dadeaa6e851
• rseq 时间片扩展：为 rseq(2) 系统调用增加时间片扩展机制——当用户空间线程在临界区中被调度出去时，可请求短暂时间片延长以完成临界区工作、释放锁，实现”机会性优先级天花板”。
• sched_ext Deadline Server：为 sched_ext 任务添加 deadline server，让 BPF 调度器也能利用 deadline 机制保证实时性。
• perf sched stats：新增命令，可捕获调度器统计计数器并生成报告及 diff。
• 大型系统 NOHZ 优化：IBM 贡献的大型多核系统 NOHZ 空闲管理改进。
• struct rq 字段重排：优化运行队列缓存行使用。

三、完整版本对照表

四、三大技术主线

主线 1：公平调度算法的演进（CFS → EEVDF → 完善）

6.6  CFS → EEVDF (替换)
6.8  EEVDF O(1) fastpath
6.12 EEVDF 完工
6.13 Lazy Preemption (fair-class 延迟抢占)
6.17 EEVDF lag 管理
6.19 NEXT_BUDDY 回归 + 比例 newidle balance
7.0  抢占模式简化

主线 2：调度可扩展性（sched_ext）从无到有

6.12 sched_ext  引入 (首批实现)
6.13 LLC/NUMA 感知空闲选择
6.15 核心事件计数器
6.16 struct scx_sched (多层级调度器架构)
6.17 cgroup 带宽控制
6.19 旁路模式可扩展性 + DSQ 无锁 peek
7.0  Deadline Server for sched_ext + C 语言示例调度器

主线 3：实时性与优先级管理

6.8  Deadline Server (替代 RT throttling)
6.12 PREEMPT_RT 主线化
6.13 Proxy Execution 准备
6.17 单 RQ Proxy Execution (优先级反转解决)
6.19 NEXT_BUDDY (唤醒抢占增强)
7.0  rseq 时间片扩展 ("机会性优先级天花板")
7.0  KVM 半虚拟化抢占

五、总结

从 Linux 6.6 到 7.0，调度器经历了自 2.6.23 引入 CFS 以来最大规模的变革：

1. 调度算法革命：EEVDF 完全替代 CFS，终结了 17 年统治。
2. 调度可编程化：sched_ext 让用户用 BPF 自定义调度器，从 6.12 引入到 7.0 持续完善。
3. 实时性飞跃：PREEMPT_RT 主线化 + Lazy Preemption + Proxy Execution + rseq 时间片扩展，四重保障。
4. 代码结构简化：SMP 无条件化 → UP 代码删除 → 抢占模式从 4 种减到 2 种。

   参考来源

• 来源: https://kernelnewbies.org/LinuxVersions