Linux內(nèi)核schedule函數(shù)分析1：在進(jìn)程卻換前，scheduler做的事情 Schedule所作的事情是用某一個進(jìn)程替換當(dāng)前進(jìn)程。 （1） 關(guān)閉內(nèi)核搶占，初始化一些局部變量。 need_resched: preempt_disable( ); prev = current; rq = this_rq( ); 當(dāng)前進(jìn)程current被保存在prev,和當(dāng)前CPU相關(guān)的runqueue的地址保存在rq中。 （2） 檢查prev沒有持有big kernel lock. if (prev->lock_depth >= 0) up(&kernel_sem); Schedule沒有改變lock_depth的值，在prev喚醒自己執(zhí)行的情況下，假如lock_depth的值不是負(fù)的，prev需要重新獲取kernel_flag自旋鎖。所以大內(nèi)核鎖在進(jìn)程卻換過程中是自動釋放的和自動獲取的。 （3） 調(diào)用sched_clock( )，讀取TSC，并且將TSC轉(zhuǎn)換成納秒，得到的timestamp保存在now中，然后Schedule計(jì)算prev使用的時間片。 now = sched_clock( ); run_time = now - prev->timestamp; if (run_time > 1000000000) run_time = 1000000000; （4） 在察看可運(yùn)行進(jìn)程的時候，schedule必須關(guān)閉當(dāng)前CPU中斷，并且獲取自旋鎖保護(hù)runqueue. spin_lock_irq(&rq->lock); （5） 為了識別當(dāng)前進(jìn)程是否已終止，schedule檢查PF_DEAD標(biāo)志。 if (prev->flags & PF_DEAD) prev->state = EXIT_DEAD; （6） Schedule檢查prev的狀態(tài)，假如他是不可運(yùn)行的，并且在內(nèi)核態(tài)沒有被搶占，那么從runqueue刪除他。但是，假如prev有非阻塞等待信號 并且他的狀態(tài)是TASK_INTERRUPTBLE,配置其狀態(tài)為TASK_RUNNING，并且把他留在runqueue中。該動作和分配CPU給 prev不相同，只是給prev一個重新選擇執(zhí)行的機(jī)會。 if (prev->state != TASK_RUNNING && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) { if (prev->state == TASK_INTERRUPTIBLE && signal_pending(prev)) prev->state = TASK_RUNNING; else { if (prev->state == TASK_UNINTERRUPTIBLE) rq->nr_uninterruptible++; deactivate_task(prev, rq); } } deactivate_task( )是從runqueue移除進(jìn)程： rq->nr_running--; dequeue_task(p, p->array); p->array = NULL; （7） 檢查runqueue中進(jìn)程數(shù)， A: 假如有多個可運(yùn)行進(jìn)程，調(diào)用dependent_sleeper( )函數(shù)。一般情況下，該函數(shù)立即返回0，但是假如內(nèi)核支持超線程技術(shù)，該函數(shù)檢查將被運(yùn)行的進(jìn)程是否有比已運(yùn)行在同一個物理CPU上一個邏輯CPU上的兄 弟進(jìn)程的優(yōu)先級低。假如是，schedule拒絕選擇低優(yōu)先級進(jìn)程，而是執(zhí)行swapper進(jìn)程。 if (rq->nr_running) { if (dependent_sleeper(smp_processor_id( ), rq)) { next = rq->idle; goto switch_tasks; }} B:假如沒有可運(yùn)行進(jìn)程，調(diào)用idle_balance( )，從其他runqueue隊(duì)列中移動一些進(jìn)程到當(dāng)前runqueue，idle_balance( )和load_balance( )相似。 if (!rq->nr_running) { idle_balance(smp_processor_id( ), rq); if (!rq->nr_running) { next = rq->idle; rq->expired_timestamp = 0; wake_sleeping_dependent(smp_processor_id( ), rq); if (!rq->nr_running) goto switch_tasks; }} 假如idle_balance( )移動一些進(jìn)程到當(dāng)前runqueue失敗，schedule( )調(diào)用wake_sleeping_dependent( )重新喚醒空閑CPU的可運(yùn)行進(jìn)程。 假 設(shè)schedule( )已決定runqueue中有可運(yùn)行進(jìn)程，那么他必須檢查可運(yùn)行進(jìn)程中至少有一個進(jìn)程是激活的。假如沒有，交換runqueue中active 和expired域的內(nèi)容，任何expired進(jìn)程變成激活的，空數(shù)組準(zhǔn)備接受以后expire的進(jìn)程。 if (unlikely(!array->nr_active)) { /* * Switch the active and expired arrays. */ schedstat_inc(rq, sched_switch); rq->active = rq->expired; rq->expired = array; array = rq->active; rq->expired_timestamp = 0; rq->best_expired_prio = MAX_PRIO; } （8） 查找在active prio_array_t數(shù)組中的可運(yùn)行進(jìn)程。Schedule在active數(shù)組的位掩碼中查找第一個非0位。當(dāng)優(yōu)先級列表不為0的時候，相應(yīng)的位掩碼 北配置，所以第一個不為0的位標(biāo)示一個有最合適進(jìn)程運(yùn)行的列表。然后列表中第一個進(jìn)程描述符被獲取。 idx = sched_find_first_bit(array->bitmap); queue = array->queue + idx; next = list_entry(queue->next, task_t, run_list); 現(xiàn)在next指向?qū)⑻鎿Qprev的進(jìn)程描述符。 （9） 檢查next->activated，他標(biāo)示喚醒進(jìn)程的狀態(tài)。 （10） 假如next是個普通進(jìn)程，并且是從TASK_INTERRUPTIBLE 或TASK_STOPPED狀態(tài)喚醒。Scheduler在進(jìn)程的平均睡眠時間上加從進(jìn)程加入到runqueue開始的等待時間。 if (!rt_task(next) && next->activated > 0) { unsigned long long delta = now - next->timestamp; if (unlikely((long long)(now - next->timestamp) delta = 0; if (next->activated == 1) delta = delta * (ON_RUNQUEUE_WEIGHT * 128 / 100) / 128; array = next->array; new_prio = recalc_task_prio(next, next->timestamp + delta); if (unlikely(next->prio != new_prio)) { dequeue_task(next, array); next->prio = new_prio; enqueue_task(next, array); } else requeue_task(next, array); } next->activated = 0; Scheduler區(qū)分被中斷或被延遲函數(shù)喚醒的進(jìn)程和被系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)程式或內(nèi)核線程喚醒的進(jìn)程。前者，Scheduler加整個runqueue等待時間，后者只加一部分時間。 2：進(jìn)程卻換時，Scheduler做的事情： 現(xiàn)在，Scheduler已確定要運(yùn)行的進(jìn)程。 （1） 訪問next的thread_info,他的地址保存在next進(jìn)程描述符的頂部。 switch_tasks: if (next == rq->idle) schedstat_inc(rq, sched_goidle); prefetch(next) （2） 在替換prev前，執(zhí)行一些管理工作 clear_tsk_need_resched(prev); rcu_qsctr_inc(task_cpu(prev)); clear_tsk_need_resched清除prev的TIF_NEED_RESCHED，該動作只發(fā)生在Scheduler是被間接調(diào)用的情況。 （3） 減少prev的平均睡眠時間到進(jìn)程使用的cpu時間片。 prev->sleep_avg -= run_time; if ((long)prev->sleep_avg prev->sleep_avg = 0; prev->timestamp = prev->last_ran = now; （4） 檢查是否prev和next是同一個進(jìn)程，假如為真，放棄進(jìn)程卻換，否則，執(zhí)行（5） if (prev == next) { spin_unlock_irq(&rq->lock); goto finish_schedule; } （5） 真正的進(jìn)程卻換 next->timestamp = now; rq->nr_switches++; rq->curr = next; ++*switch_count; prepare_task_switch(rq, next); prev = context_switch(rq, prev, next); context_switch 建立了next的地址空間，進(jìn)程描述符的active_mm指向進(jìn)程使用的地址空間描述符，而mm指向進(jìn)程擁有的地址空間描述符，通常二者是相同的。但是 內(nèi)核線程沒有自己的地址空間，mm一直為NULL。假如next為內(nèi)核線程，context_switch確保next使用prev的地址空間。假如 next是個正常的進(jìn)程，context_switch使用next的替換prev的地址空間。 struct mm_struct *mm = next->mm; struct mm_struct *oldmm = prev->active_mm; if (unlikely(!mm)) { next->active_mm = oldmm; atomic_inc(&oldmm->mm_count); enter_lazy_tlb(oldmm, next); } else switch_mm(oldmm, mm, next); 假如prev是個內(nèi)核線程或正在退出的進(jìn)程，context_switch在runqueue的prev_mm中保存prev使用的內(nèi)存空間。 if (unlikely(!prev->mm)) { prev->active_mm = NULL; WARN_ON(rq->prev_mm); rq->prev_mm = oldmm; } 調(diào) 用switch_to(prev, next, prev)進(jìn)行prev和next的轉(zhuǎn)換。（參見“進(jìn)程間的轉(zhuǎn)換“）。 3：進(jìn)程轉(zhuǎn)換后的工作（1） finish_task_switch()： struct mm_struct *mm = rq->prev_mm; unsigned long prev_task_flags; rq->prev_mm = NULL; prev_task_flags = prev->flags; finish_arch_switch(prev); finish_lock_switch(rq, prev); if (mm) mmdrop(mm); if (unlikely(prev_task_flags & PF_DEAD)) put_task_struct(prev)假如prev是內(nèi)核線程，runqueue的prev_mm保存prev的內(nèi)存空間描述符。 Mmdrop減少內(nèi)存空間的使用數(shù)，假如該數(shù)為0，該函數(shù)釋放內(nèi)存空間描述符，連同和之相關(guān)的頁表和虛擬內(nèi)存空間。 finish_task_switch()還釋放runqueue的自選鎖，開中斷。（2） 最后 prev = current; if (unlikely(reacquire_kernel_lock(prev) goto need_resched_nonpreemptible; preempt_enable_no_resched(); if (unlikely(test_thread_flag(TIF_NEED_RESCHED))) goto need_resched; schedule獲取大內(nèi)核塊，重新使內(nèi)核能夠搶占，并且檢查是否其他進(jìn)程配置了當(dāng)前進(jìn)程的TIF_NEED_RESCHED，假如真，重新執(zhí)行schedule，否則該程式結(jié)束 |
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