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日志

 
 

进程调度函数schedule()分析  

2012-09-26 12:47:03|  分类: 韦东山视频第二轮 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、功能简述:
最主要作用就是从就绪进程中选择一个优先级最高的进程来代替当前进程运行。

2、代码分析
schedule();
      struct task_struct *tsk = current;
//current是当前进程
      sched_submit_work(tsk);  //避免死锁
      __schedule();//这就是调度的主函数了

static void __sched __schedule(void)
{
struct task_struct *prev, *next;
unsigned long *switch_count;
struct rq *rq;
int cpu;

need_resched:
preempt_disable();   //关闭内核抢占,关于内核抢占详见注释1
cpu = smp_processor_id();
rq = cpu_rq(cpu);   //跟当前进程相关的runqueue的信息被保存在rq中
rcu_note_context_switch(cpu);
prev = rq->curr;   //当前进程放入prev

schedule_debug(prev);

if (sched_feat(HRTICK))
hrtick_clear(rq);

raw_spin_lock_irq(&rq->lock);

switch_count = &prev->nivcsw; 
         //如果内核态没有被抢占,并且内核抢占有效
if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) {
                 //如果当前进程有非阻塞等待信号,并且它的状态是TASK_INTERRUPTIBLE
if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev))) {
prev->state = TASK_RUNNING; //将当前进程的状态设为:TASK_RUNNING
} else {
deactivate_task(rq, prev, DEQUEUE_SLEEP);//将当前进程从runqueue(运行队列)中删除 
prev->on_rq = 0;  //标识当前进程不在runqueue中

                        //这里涉及到工作队列的知识,我们在以后的章节里在来说,这里略过
if (prev->flags & PF_WQ_WORKER) {
struct task_struct *to_wakeup;

to_wakeup = wq_worker_sleeping(prev, cpu);
if (to_wakeup)
try_to_wake_up_local(to_wakeup); 
}
}
switch_count = &prev->nvcsw;
}

pre_schedule(rq, prev);

if (unlikely(!rq->nr_running))//如果runqueue中没有正在运行的进程
idle_balance(cpu, rq); //就会从其它CPU拉入进程

put_prev_task(rq, prev);   //通知调度器,当前进程要被另一个进程取代,做好准备
next = pick_next_task(rq); //从runqueue中选择最适合的进程
clear_tsk_need_resched(prev); //清除当前进程的重调度标识
rq->skip_clock_update = 0;
        //当前进程与所选进程是否是同一进程,不属于同一进程才需要切换
if (likely(prev != next)) {
rq->nr_switches++;
rq->curr = next; //所选进程代替当前进程
++*switch_count;

context_switch(rq, prev, next); //负责底层上下文切换

cpu = smp_processor_id();
rq = cpu_rq(cpu);
} else
raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);  //如果不需要切换进程,则只需要解锁

post_schedule(rq);

sched_preempt_enable_no_resched();
if (need_resched())
goto need_resched;
}

注释1:

内核抢占基础知识
1、内核抢占概念
当进程位于内核空间,有一个更高优先级的任务出现时,如果该内核支持抢占的话,则可以将当前任务挂起,执行更高优先级的任务!

2、用户抢占的概念
内核即将返回用户空间的时候,如果need resched标志被设置,会导致schedule()被调用,此时就会发生用户抢占。内核无论是在从中断处理程序还是在系统调用后返回,都会检查need resched标志。如果它被设置了,那么,内核会选择一个其他(更合适的)进程投入运行。

3、内核抢占好处
首先,这是实时系统所要求的。试想一下,如果硬件中断开启了一个实时进程,如果内核不支持抢占的话,被开启的实时进程就要等到当前进程执行完毕才能被调度,这就带来了延时,对实时性不好!如果内核支持抢占的话,就可以将当前进程挂起,来执行实时进程,这样对实时性有利!

4、什么情况下不能抢占内核
(1)内核正进行中断处理
(2)内核正在进行中断上下文的Bottom Half(中断的底半部)处理
(3)内核的代码段正持有spinlock自旋锁、writelock/readlock读写锁等锁,处干这些锁的保护状态中。
(4)内核正在执行调度程序Scheduler,这种情况正对应我们的schedule函数分析!!!
(5)内核正在对每个CPU“私有”的数据结构操作
为保证Linux内核在以上情况下不会被抢占,抢占式内核使用了一个变量preempt_count,称为内核抢占锁。这一变量被设置在进程的PCB结构task_struct中。每当内核要进入以上几种状态时,变量preempt_ count就加1,指示内核不允许抢占。每当内核从以上几种状态退出时,变量preempt_ count就减1,同时进行可抢占的判断与调度。
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