Planificateur de tâches Linux: analyse, guide et alternatives

Le planificateur de tâches Linux et « cron », un planificateur de tâches basé sur le temps, sont des outils courants de planification de tâches. Si vous :

• Vous souhaitez apprendre la planification de tâches sous Linux, découvrez le planificateur Linux et cron.
• Vous n'êtes pas sûr que le planificateur Linux soit suffisant pour votre cas d'utilisation, découvrez les différents planificateurs de tâches.
• Vous travaillez pour une entreprise qui utilise actuellement le planificateur Linux et envisage de passer à un planificateur de tâches de niveau entreprise, envisagez des planificateurs de tâches aux capacités étendues.

* Linux Completely Fair Scheduler (CFS)

** Les planificateurs de tâches d'entreprise incluent Stonebranch, ActiveBatch, RunMyJobs et JAMS Scheduler.

Qu'est-ce que le planificateur de tâches Linux ?

Un planificateur de tâches Linux est un outil utilisé dans les systèmes Linux pour automatiser les tâches courantes et la planification des tâches sans intervention manuelle. Il gère les tâches planifiées, en veillant à ce qu'elles s'exécutent à des heures prédéfinies.

Le planificateur du noyau traite strictement de l'exécution de code actif sur les cœurs physiques CPU. Voici comment le planificateur moderne du noyau Linux a évolué :

• EEVDF (Earliest Eligible Virtual Deadline First) est l'implémentation moderne du planificateur Linux, introduite dans la version du noyau 6.6 (octobre 2023) pour remplacer le CFS de longue date. Bien qu'EEVDF conserve l'« équité » de son prédécesseur, il ajoute un mécanisme de « deadline » spécifique conçu pour mieux gérer les tâches sensibles à la latence. EEVDF est désormais l'algorithme par défaut standard.
• CFS (Completely Fair Scheduler) est une implémentation spécifique du planificateur Linux introduite dans la version du noyau 2.6.23. CFS vise à assurer l'équité en allouant le temps CPU proportionnellement entre les tâches en fonction de la priorité et du temps d'exécution. CFS est un type de planificateur Linux, plus précisément, c'est l'algorithme de planificateur par défaut actuel utilisé dans le cadre plus large du planificateur Linux.

Les principaux aspects du planificateur du noyau Linux incluent :

• Priorisation des processus : Le planificateur hiérarchise les processus en fonction de facteurs tels que leur niveau de priorité et la quantité de temps CPU qu'ils ont consommée. Cela garantit un équilibre entre les processus de premier plan (interactifs) et d'arrière-plan (par lots).
• Multitâche préemptif : Linux utilise le multitâche préemptif, dans lequel l'appel système du planificateur peut interrompre un processus en cours d'exécution pour donner du temps à un autre processus. Cette capacité est cruciale pour maintenir la réactivité du système, en particulier dans un environnement multi-utilisateurs.
• Différents algorithmes de planification : Au fil des ans, différentes versions du noyau Linux ont utilisé divers algorithmes de planification. L'algorithme le plus connu est le Completely Fair Scheduler (CFS), introduit dans Linux 2.6.23. CFS vise à allouer du temps CPU aux processus de sorte que chacun reçoive une part équitable du temps CPU.
• Équilibrage de charge : Dans les systèmes multicœurs, le planificateur gère également l'équilibrage de charge, en répartissant les processus sur différents cœurs de processeur pour optimiser les performances et l'efficacité énergétique.
• Planification en temps réel : Linux prend également en charge les politiques de planification en temps réel (comme FIFO et round-robin), qui sont cruciales pour les tâches sensibles au temps où la prévisibilité du temps d'exécution du code est plus importante que le débit global du système.
• Cgroups et groupes de contrôle : Les systèmes Linux modernes utilisent des groupes de contrôle (cgroups) pour regrouper les processus et appliquer des politiques telles que des limites de temps CPU ou des priorités à l'ensemble du groupe, donnant aux administrateurs un contrôle accru sur la planification des processus d'allocation des ressources.

Planificateur Linux vs outils de planification de tâches

Les outils de planification de tâches de niveau entreprise permettent aux entreprises de gérer des flux de travail plus complexes qu'un planificateur de base comme cron ou le planificateur Linux. Ces outils peuvent constituer une alternative lorsque les utilisateurs ont dépassé leur planificateur existant, tel que le planificateur Linux, et recherchent une mise à niveau.

Il peut y avoir des cas où le planificateur Linux, en particulier son implémentation sous le nom de Completely Fair Scheduler (CFS), et les outils de planification de tâches de niveau entreprise peuvent fonctionner ensemble pour garantir à la fois l'efficacité au niveau du système et l'automatisation au niveau des flux de travail.

Planificateur Linux

Objectif : Le planificateur Linux (comme CFS) est un composant de noyau bas niveau responsable de décider quel processus obtient du temps CPU et à quel moment. Il fait partie intégrante de la fonctionnalité de base du système d'exploitation.

Priorité : Il gère l'allocation du temps CPU parmi tous les processus en cours d'exécution sur un système, garantissant une répartition équitable, une bonne réactivité et une utilisation efficace des ressources CPU.

Portée : Fonctionne au niveau du processus ou du thread au sein d'un seul système.

Outils de planification de tâches

Objectif : Les outils de planification de tâches sont des outils de haut niveau, souvent orientés application, conçus pour automatiser et planifier les processus et tâches métier.

Priorité : Ces outils gèrent l'exécution de tâches batch ou de flux de travail, qui peuvent impliquer plusieurs étapes, dépendances et critères de planification. Ils sont utilisés pour orchestrer des tâches telles que les sauvegardes de données, la génération de rapports ou toute séquence complexe d'opérations dans les environnements métier.

Portée : Peut fonctionner sur plusieurs systèmes et plateformes, en orchestrant des tâches pouvant impliquer plusieurs applications ou services différents.

Quelle est la différence entre « Cron » et le planificateur Linux CFS

CFS et « cron » font partie intégrante des systèmes Linux, mais servent à des fins différentes. En substance, CFS consiste à répartir équitablement le temps CPU entre les processus en cours d'exécution, tandis que cron détermine à quel moment exécuter des tâches spécifiques en fonction de l'horloge/du calendrier.

Différences clés

• Fonctionnalité et rôle : CFS est un planificateur de processus qui gère la manière dont les processus partagent le temps CPU, tandis que cron est un planificateur de tâches qui exécute des tâches à des heures planifiées.
• Niveau de fonctionnement : CFS fonctionne au niveau du noyau, gérant la planification en temps réel des processus, tandis que cron fonctionne à un niveau supérieur, s'occupant de la planification de tâches qui ne s'exécutent pas nécessairement en continu.
• Continu ou discret : CFS fonctionne en continu tant que le système est en marche, gérant l'allocation CPU de manière dynamique. En revanche, cron exécute des tâches à des moments spécifiques et prédéfinis.

Des outils comme Stonebranch peuvent également être des alternatives à cron, en particulier pour les entreprises ou les PME ayant des exigences de planification complexes en temps réel. Bien que les deux soient utilisés pour la planification des tâches, ils diffèrent considérablement en termes de fonctionnalités, de capacités et de cas d'utilisation. Pour en savoir plus sur ce sujet, Principales alternatives à Cron.

Comment automatiser les charges de travail avec le planificateur Linux ?

Automatiser les charges de travail avec le planificateur Linux ne consiste pas à programmer directement le planificateur lui-même ; il s'agit plutôt d'utiliser divers outils et techniques de Linux qui interagissent avec le planificateur pour gérer et automatiser les tâches. Voici quelques moyens d'automatiser la planification des tâches et de gérer efficacement les charges de travail dans un environnement Linux :

• Tâches cron : La méthode la plus courante pour automatiser des tâches sous Linux consiste sans doute à utiliser des tâches cron. Cron est un démon d'arrière-plan au niveau utilisateur (crond) qui vérifie en continu des fichiers de configuration appelés crontabs pour exécuter des commandes ou des scripts à intervalles fixes. Chaque entrée crontab repose sur une syntaxe stricte composée de cinq champs de date et d'heure suivis du chemin absolu de la commande à exécuter :

• Commandes nice et renice : Vous pouvez utiliser les commandes nice et renice pour influencer la priorité d'un processus. Cela ne planifie pas une tâche en soi, mais modifie la manière dont le planificateur traite un processus, ce qui peut faire partie d'une stratégie d'automatisation visant à garantir que les tâches critiques reçoivent davantage de temps CPU.
• Groupes de contrôle (cgroups) : Les cgroups vous permettent d'allouer des ressources, telles que le temps CPU, la mémoire système, la bande passante réseau ou des combinaisons de ces ressources, entre des groupes de tâches définis par l'utilisateur. Avec les cgroups, vous pouvez garantir que certaines applications ou certains services obtiennent les ressources dont ils ont besoin dans le cadre d'un flux de travail automatisé.
• Systemd et fichiers unit : Systemd, le système d'initialisation et le gestionnaire de système de la plupart des distributions Linux, permet une planification et une gestion plus avancées des services. Il utilise des fichiers unit pour décrire comment les services doivent démarrer, s'arrêter et fonctionner. Vous pouvez configurer systemd pour démarrer automatiquement des services au démarrage, après le lancement de certains autres services, ou selon un calendrier spécifique.
• Scripts et outils d'automatisation : L'écriture de scripts en bash ou dans d'autres langages shell, ainsi que des outils d'automatisation comme ActiveBatch, Ansible, Puppet ou Chef, peuvent être utilisés pour automatiser des tâches. Bien que ces scripts et outils n'interagissent pas directement avec le planificateur Linux, ils peuvent être utilisés pour créer des flux de travail complexes et gérer quand et comment différents processus s'exécutent.
• Réglage du noyau : Pour les utilisateurs avancés, le réglage des paramètres du noyau via sysctl ou d'autres interfaces du noyau peut influencer le comportement du planificateur. Il s'agit d'une approche plus sophistiquée qui nécessite une connaissance approfondie du noyau Linux.
• La commande « At » pour les tâches ponctuelles : Alors que cron est optimisé pour les tâches d'infrastructure récurrentes, l'utilitaire at fournit des tâches à instance unique sans contaminer votre fichier crontab. Il analyse des chaînes de temps lisibles par l'humain :
  • at noon tomorrow : Planifie une tâche ad hoc pour 12 h 00 le lendemain.
  • at now + 1 hour : Planifie un script temporaire à exécuter exactement 60 minutes après le démarrage.
  • Les administrateurs suivent les tâches en attente à l'aide de atq (en consultant la file d'attente des tâches) et peuvent nettoyer proprement les entrées non exécutées à l'aide de atrm [job_id].

Quelles sont les alternatives au planificateur Linux ?

Il existe plusieurs alternatives au planificateur de noyau Linux par défaut (principalement le Completely Fair Scheduler, ou algorithme de planification CFS). Ces alternatives peuvent être des planificateurs de tâches de niveau entreprise tiers pour les cas où les entreprises ont dépassé le planificateur de tâches Linux, d'autres planificateurs au sein du noyau Linux, ou différentes approches de planification dans d'autres systèmes d'exploitation. Voici quelques exemples notables :

Outils de planification de tâches tiers avec des capacités étendues

• Stonebranch Universal Automation Center (UAC) : Stonebranch UAC sert de plateforme d'automatisation unique pour gérer les processus de charge de travail dans les environnements d'entreprise, offrant une interface web unifiée, un moteur d'exécution distribué, une visualisation des charges de travail et des fonctionnalités intégrées de disponibilité et de reprise après sinistre​
• ActiveBatch : ActiveBatch est une solution d'automatisation des charges de travail et de planification des tâches qui va au-delà des capacités d'un planificateur Linux de base. Elle est conçue pour fournir une plateforme centralisée permettant d'automatiser et de gérer des flux de travail complexes dans divers environnements, notamment Windows, Linux, Unix et plus encore.
• JAMS Scheduler : JAMS centralise la gestion des processus batch Linux et UNIX dans une interface unique. Il offre des fonctionnalités robustes de planification de tâches et d'automatisation des charges de travail, notamment la planification basée sur des événements et des déclencheurs. Il fournit également une méthode d'exécution Airflow pour surveiller les DAG Airflow et une méthode d'exécution Azure Blob pour les tâches de stockage cloud Azure. Cela apporte une flexibilité moderne à la planification de tâches cron traditionnelle dans les environnements Linux et cloud

Alternatives au sein de Linux

• Planificateur O(1) : Avant CFS, le noyau Linux utilisait le planificateur O(1), conçu pour un fonctionnement en temps constant quel que soit le nombre de tâches. Il était le planificateur par défaut dans les noyaux Linux 2.6 antérieurs à la version 2.6.23.
• Brain Fuck Scheduler (BFS) : BFS, créé par Con Kolivas, vise à améliorer la réactivité du système, en particulier pour les systèmes de bureau dotés de moins de 16 cœurs. Il est plus simple que CFS et peut être bénéfique pour les systèmes mono-utilisateur.
• MuQSS (Multiple Queue Skiplist Scheduler) : Également développé par Con Kolivas comme successeur de BFS, MuQSS vise à améliorer les performances sur les systèmes de bureau. Il remplace la structure de file d'exécution de CFS par une liste à sauts.
• Planificateurs temps réel (RT) : Linux propose des politiques de planification en temps réel, comme FIFO (First In, First Out) et round-robin, pour les tâches où la régularité temporelle est plus critique que le débit global du système. Elles sont souvent utilisées en conjonction avec le correctif PREEMPT_RT pour les systèmes Linux temps réel.
• Planificateurs à échéance : Ces planificateurs, comme SCHED_DEADLINE (introduit dans le noyau Linux 3.14), sont conçus pour des tâches avec des contraintes de temps spécifiques. Ils planifient les tâches en fonction d'échéances définies par l'application.

Alternatives dans d'autres systèmes d'exploitation

• Planificateur Windows NT : Un planificateur basé sur les priorités optimisé pour la réactivité du bureau. Dans les pipelines DevOps, il s'interface avec Linux via Windows Subsystem for Linux (WSL), permettant au Planificateur de tâches Windows de déclencher nativement des pipelines d'IA locaux, des téléchargements Hugging Face et des tâches GPU s'exécutant dans des environnements Ubuntu virtualisés.
• Planificateur macOS : macOS utilise une combinaison de la planification traditionnelle de type Unix avec des extensions pour la réactivité de l'interface graphique, en mettant l'accent sur des expériences utilisateur fluides dans les tâches interactives.
• Planificateur Solaris : Le planificateur utilisé dans Oracle Solaris (et historiquement Sun Solaris) prend en charge à la fois la planification en temps réel et la planification équitable, offrant une flexibilité pour une gamme d'applications allant des postes de travail aux serveurs.
• Planificateurs BSD : Les variantes de BSD (comme FreeBSD, OpenBSD) utilisent différents planificateurs. FreeBSD, par exemple, utilise le planificateur ULE (Unix-Like Scheduler), optimisé pour les performances sur les systèmes multicœurs.
• Planificateurs RTOS : Les systèmes d'exploitation temps réel (RTOS) comme RTLinux, VxWorks ou QNX utilisent des planificateurs optimisés pour les performances en temps réel, offrant un comportement de planification prévisible et déterministe.

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Lectures complémentaires

• Principales alternatives au planificateur de tâches SAP

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Journal des modifications

5 mises à jour

1. 20268 Juil

   Ajout de la commande 'at' comme outil de planification de tâches ponctuelles.

2. 12 Mar

   Ajout de l'EEVDF à la description du Planificateur Complètement Équitable de Linux (CFS).

3. 20253 Mar

   Mise à jour de la description du Planificateur Linux dans la section "Qu'est-ce que le Planificateur Linux ?".

4. 14 Jan

   La section « Linux Scheduler vs Job Scheduling Tools » a été étendue avec Stonebranch.

5. 20248 Fév

   Ajout de Stonebranch Universal Automation Center (UAC) et JAMS Scheduler de Fortra à la section "Alternatives tierces avec des capacités étendues".

Cem Dilmegani

Analyste principal

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Cem est analyste principal chez AIMultiple depuis 2017.

Le travail de Cem chez AIMultiple a été cité par des publications mondiales de premier plan, notamment Business Insider, Forbes, Morning Brew et Washington Post, par des entreprises mondiales comme Deloitte et HPE, par des ONG comme World Economic Forum et par des organisations supranationales comme European Commission. [1], [2], [3], [4], [5]

Tout au long de sa carrière, Cem a été consultant en technologies, acheteur de technologies et entrepreneur technologique. Il a conseillé des entreprises sur leurs décisions technologiques chez McKinsey & Company et Altman Solon pendant plus de dix ans. Il a également publié un rapport McKinsey sur la digitalisation.

Il a dirigé la stratégie technologique et les achats d'un opérateur télécom, sous la responsabilité du PDG. Il a également dirigé la croissance commerciale de l'entreprise de technologie profonde Hypatos, qui a atteint un revenu récurrent annuel à 7 chiffres et une valorisation à 9 chiffres, passant de 0 à ce résultat en deux ans. Le travail de Cem chez Hypatos a été couvert par des publications technologiques de premier plan comme TechCrunch et Business Insider.

Cem intervient régulièrement lors de conférences technologiques internationales. Il est diplômé de Bogazici University en tant qu'ingénieur informatique et titulaire d'un MBA de la Columbia Business School.

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Hazal Şimşek

Analyste sectorielle

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Hazal est analyste sectorielle chez AIMultiple, spécialisée dans l'intelligence des processus (y compris le process mining) et l'automatisation d'entreprise (y compris l'automatisation IT et l'automatisation low-code/no-code).

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