第66期 | 时间，是怎么被切成片的

操作系统 · 2026-10-24 · 九羲科技

第六章开篇。前面五章，我们把"进程"从出生讲到收尸：一次调用两次返回、写时才复印、僵尸、孤儿、守护进程。今天起，新的一章——调度器。切口是：从 O(1) 到 CFS，"公平"是怎么算出来的。开篇不急着讲算法，先问一个更老的问题：时间，是怎么被切成片的？

一、时间，是怎么被切成片的

1959 年 6 月，巴黎。UNESCO 第一届信息处理大会上，Christopher Strachey 宣读了一篇论文，题目叫《Time Sharing in Large Fast Computers》¹。他设想的画面，今天看很朴素：一个程序员坐在电传打字机前面调程序，而计算机里，同时还跑着另一个程序。

朴素，但当时是离经叛道。1959 年的计算机是批处理：一次一个作业，排队等，机器的时间是整块出租的。Strachey 干的事，就是把"整块的时间"切成片——论文里他把分片复用的技术难题一条条列出来，给出解法。同年 2 月，他已经在英国为"分时"申请了专利。MIT 计算中心 1963 年把这篇论文记为"第一篇分时计算机论文"。

两年后，纸上谈兵落地。1961 年 11 月，MIT 的 Fernando Corbató 在一台 IBM 709 上演示了 Experimental Time-Sharing System²：四台打字机，四个用户，一台机器假装同时陪四个人。1962 年 5 月 3 日，Corbató 和 Daggett、Daley 在春季联合计算机会议上发表论文，CTSS 从 1964 年起生产运行，一跑十年。

好奇心多问一层：Strachey 1984 年还专门提过，time-sharing 这个词的意思变了，让他很困扰——他 1959 年说的重点不是"多人交互"，而是"把机器时间切开复用"。一个词，二十五年，意思漂移了一整个维度。术语，也是有为法。

连回 Linux：1991 年 Linus 写 0.01，调度器就是最简时间片——第 32 期讲过的 counter，"谁的 counter 大，谁先跑"。从 1959 年巴黎那篇论文，到 1991 年赫尔辛基的学生宿舍，三十二年，调度器回答的始终是同一个问题：下一个跑谁，跑多久。

但"切时间片"藏着一个没人问过的前提：片，凭什么一样大？切多碎合适？2002 年 1 月 4 日，Ingo Molnar 给 LKML 写了一封长邮件，标题是《Goals, Design and Implementation of the new ultra-scalable O(1) scheduler》³——开篇就很不客气，大意是：你是不是也受够了 recalculation loop 把 L1 cache 冲掉？goodness loop 在进程多的时候是不是越跑越慢？2.4 内核的 O(n) 调度器，成了它要调度的进程们的瓶颈。五年后，2007 年 10 月，Linux 2.6.23，同一个 Molnar 合入了 CFS⁴：不要时间片了，要 vruntime——"公平"这个词，被重新定义了一遍。从 O(1) 到 CFS，本章往下细讲。

发展性研究之眼：分时是原理突破（1959），O(1) 和 CFS 是发展性研究——原理早成熟了，赢在把"公平"工程化。Brooks 1987 年那篇著名的泼冷水文章早就写过判词⁵：软件的困难分两种，本质困难（概念本身的复杂度）和偶然困难（工具、表示带来的摩擦）。O(1) 消灭的是偶然困难——算法复杂度从 O(n) 降到 O(1)；"公平"本身是本质困难，定义一变，算法就得重写。从 O(1) 到 CFS，不是算法变聪明了，是"公平"的定义变了。没有银弹，只有 trade-off。

二、不切时间片，切算力份额

如果 AI 的操作系统先出现，调度会被设计成什么样？旧调度切的是时间——因为旧算力是顺序指令流，时间是唯一的度量衡，一块 CPU 一次只能干一件事，不切时间没法分。

AI 时代的算力是向量阵列：GPU 上成千上万个线程同时开火，"时间片"这把刀切不动它。推演一步：调度的单位，会从"时间片"变成"算力份额"。任务不再排队等 CPU，而是向调度器声明：我要多少 SM、多少显存带宽、时延 SLO 是多少。调度器不再是轮流坐庄的裁判，而是算力拍卖的做市商——价高者得是最低级的玩法，更可能是"意图定价"：救命的推理请求，自动获得最高出价权。

再深一层：智能体的"运行"不是离散的时间片，是持续的注意力流。调度的真正对象，可能是"上下文"本身——哪些记忆常驻显存（热），哪些换出去（冷），就是新时代的"换页"。苗头已经在了：PagedAttention 把操作系统用了几十年的分页思想，直接借去管大模型的 KV cache⁶。内存管理那章的页表在推理引擎里复活了，调度器这一章的"公平"，大概会在"上下文调度"里复活：vruntime 的下一代，可能是 vmemtime——虚拟记忆时间。

照见平时看不见的一层：谁在为"时间片"这个旧假设买单？今天每一个在 GPU 上跑多租户推理的团队，都在付这笔账——时间片调度器不懂"KV cache 换出再换入有多贵"，切一次，预热一次，钱就烧一次。旧抽象的账单，这次寄得很快。

三、亲眼看见公平是怎么算的

手边任何一台 Linux 机器，两个死循环，nice 值不同，top 里看"公平"现场：

nice -n 0 sh -c 'while :; do :; done' &

nice -n 10 sh -c 'while :; do :; done' &

top 看 %CPU：大约 9 比 1。不是一人一半——CFS 的公平是按权重分的：nice 0 权重 1024，nice 10 权重 110。1024 对 110，约等于 9 比 1。"完全公平"，公平的是权重，不是人头。

再看 vruntime 本人：cat /proc/<PID>/sched | grep vruntime。权重低的那个进程，vruntime 涨得飞快——CFS 的规矩只有一条：永远挑 vruntime 最小的跑，"谁欠账多谁先上"。一条命令，"公平是怎么算出来的"，看穿。

落到普遍场景：企业私有智能中心里，多个智能体任务抢同一块 GPU，怎么排？对话任务要低时延，批量任务要吞吐——和 CFS 当年面对的是同一个问题：给每个任务定权重，按权重分算力，再给时延敏感的留"抢占"的口子。调度器六十年没换过问题，只换了算账的单位。

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