Erlang调度器

1. Erlang 抢占式调度

Erlang实现公平调度基于Reduction Budget（运行次数限制）。每一个进程创建时初始reduction budget值为2000，任何Erlang系统中的操作都会消耗部分budget。当budget降低到0，该进程交出CPU使用权，被其他进程抢占。

函数调用、调用 BIF、进程堆垃圾回收、ETS 读写、发消息（目标邮箱堆积的消息越多，消耗越大），均会造成budget不同程度减少。例如函数调用，budget -1；发消息，根据对端mail box长度正比减少 。当mailbox长度过大时，budget消耗增加，中止发送消息。

2. 进程资源隔离

每个Erlang进程由PCB(进程控制块)，stack （存储零散数据和指针信息）以及heap (存储复合数据，例如元组)组成。 Erlang进程是虚拟机级别的进程，非常轻量，初始化时只有2K左右。 由于Erlang进程资源的隔离性，每个进程的进程内存都会被独立GC，即对单个进程垃圾回收不会STW(stop the world)。
Erlang进程的private heap结构设计保证了进程之间的资源隔离，独立的GC保证了尽量少的垃圾回收抖动。当进程退出时，内存直接回收。这些机制都保证了Erlang的高可用性和软实时性。

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3. 进程优先级管理

上文提到Erlang调度器基于 Reduction Budget=2000的原理。当进程的reduction quantum被消耗完毕，或者进入wait状态，则进程停止。
每个调度器拥有3条队列，分别为：最大优先级队列，高优先级队列，正常+低优先级队列。Run queue length即每条队列内进程或接口的数量，其值是进程分配migration的依据之一。为了确保每个进程分配时间均匀和按顺序执行，Erlang采用 Round-Robin算法。

4. 调度器之间的管理

调度器的另一个重要功能为通过跨进程/跨核的work sharing/stealing来平衡负载。

在每个balance check周期内，其中一个调度器（简称Scheduler A）会审查所有其他调度器的负载情况，以此决定下个周期的活跃调度器数量。同时，Scheduler A计算出迁移限制量 (migration limit),即每个优先级队列可以支撑的迁移进程/接口数量。除此之外，Scheduler A也会给出迁移路线。在迁移和执行关系确定之后，活跃和非活跃的调度器之间通过其工作状态互相转换。例如，当系统全速运转时，拥有较少工作量的调度器将承担主要执行任务。下图为调度器的状态转换规则。

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正是通过极其精密的调度系统，Erlang能够保证在各种极端环境下真正执行抢占式多任务处理，精细化实现软实时概念。这在我们调研的多种语言中是最适用于高并发软实时场景的。其他基于协作的语言和系统，包括node.js, go, python等都无法与之匹敌。

参考资料：
1. 基于 Erlang/OTP 构建大规模实时系统
2. Characterizing the scalability of Erlang VM

3. 知乎