2. Linux 进程调度基础：CFS 调度器原理、nice 值与权重、调度延迟与最小粒度

2.1 CFS 调度器核心原理

完全公平调度器（Completely Fair Scheduler, CFS）是 Linux 内核自 2.6.23 版本起默认采用的进程调度算法。其设计哲学并非追求绝对的“公平”，而是在多任务环境下为每个进程提供虚拟运行时间（vruntime）上的公平，从而在宏观上实现 CPU 时间的均衡分配。

CFS 摒弃了传统的时间片轮转模型，转而使用红黑树（Red-Black Tree）来管理可运行进程。红黑树以进程的 vruntime 为键值进行排序，最左侧的节点（即 vruntime 最小的进程）是下一个被调度执行的进程。这种设计使得调度器能够以 O(log n) 的时间复杂度快速找到最需要 CPU 的进程。

vruntime += 实际运行时间 * (NICE_0_LOAD / 进程权重)

2.2 nice 值与权重映射

在 CFS 中，nice 值不再是传统意义上时间片的加减，而是通过一个全局的权重数组 prio_to_weight[] 映射为进程的调度权重。nice 值的范围是 -20 到 +19，默认值为 0。权重与 nice 值呈指数级关系，每相差 1 个 nice 值，权重变化约 10%。

2.3 调度延迟与最小粒度

CFS 引入了两个关键参数来控制调度行为的精细度：调度延迟（sched_latency）和最小粒度（min_granularity）。这两个参数直接决定了进程在被抢占前能连续运行的最长时间，对 MySQL 这类延迟敏感型应用影响显著。

2.3.1 调度延迟（sched_latency）

调度延迟是 CFS 保证所有可运行进程在一个周期内至少被调度一次的目标时间间隔。默认值为 6ms（可通过 /proc/sys/kernel/sched_latency_ns 查看和修改）。当可运行进程数量较少时，每个进程在一个调度周期内获得的时间片为 sched_latency / 进程数。

2.3.2 最小粒度（min_granularity）

最小粒度是进程被调度后至少运行的时间下限，防止进程切换过于频繁导致上下文切换开销过大。默认值为 0.75ms（可通过 /proc/sys/kernel/sched_min_granularity_ns 查看）。当进程数量较多时，每个进程的时间片会被截断至最小粒度，以保证调度延迟不超过 sched_latency 的约束。

if (进程数 * min_granularity <= sched_latency)
    时间片 = sched_latency / 进程数
else
    时间片 = min_granularity

2.4 调度器参数对 MySQL 的影响路径

理解 CFS 调度器参数后，我们可以梳理出其对 MySQL 查询延迟的影响路径：

1. nice 值 → 权重 → vruntime 增长率：高权重（低 nice 值）的 MySQL 线程 vruntime 增长慢，在红黑树中更靠左，被调度更频繁。
2. sched_latency → 时间片大小：较大的调度延迟意味着每个 MySQL 线程获得更长的时间片，减少上下文切换次数，降低缓存污染。
3. min_granularity → 切换频率：过小的最小粒度会导致 MySQL 线程频繁被抢占，增加查询尾延迟（tail latency）。
4. 进程数 → 调度延迟保证：当 MySQL 服务器上可运行进程数过多时，调度延迟保证失效，每个线程仅获得最小粒度时间片，查询延迟急剧上升。