• 调度时机


    调度什么时候发生?即:schedule()函数什么时候被调用?
    调度的发生有两种方式:
    1、主动式
    在内核中直接调用schedule()。当进程需要等待资源等而暂时停止运行时,会把状态置于挂起(睡眠),并主动请求调度,让出CPU。
    主动放弃cpu例:
    1. current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
    2. schedule();

    2、被动式(抢占)
    用户抢占(Linux2.4、Linux2.6)
    内核抢占(Linux2.6)
    用户抢占发生在:
    * 从系统调用返回用户空间。
    * 从中断处理程序返回用户空间。
    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.

    * ENTRY(ret_from_exception) //异常返回
    get_thread_info tsk
    mov why, #0
    b ret_to_user
    * __irq_usr: //在用户态收到中断
    usr_entry
    kuser_cmpxchg_check
    …… …… ……
    b ret_to_user
    
    ENTRY(ret_to_user)
    ret_slow_syscall:
    disable_irq @ disable interrupts
    ldrr1, [tsk, #TI_FLAGS]
    tstr1, #_TIF_WORK_MASK
    bne work_pending
    
    work_pending:
    tstr1, #_TIF_NEED_RESCHED
    bne work_resched
    work_resched:
    bl schedule

    内核抢占:
    * 在不支持内核抢占的系统中,进程/线程一旦运行于内核空间,就可以一直执行,直到它主动放弃或时间片耗尽为止。这样一些非常紧急的进程或线程将长时间得不到运行。
    * 在支持内核抢占的系统中,更高优先级的进程/线程可以抢占正在内核空间运行的低优先级进程/线程。

    在支持内核抢占的系统中,某些特例下是不允许内核抢占的:
    * 内核正进行中断处理。进程调度函数schedule()会对此作出判断,如果是在中断中调用,会打印出错信息。
    * 内核正在进行中断上下文的Bottom Half(中断的底半部)处理。硬件中断返回前会执行软中断,此时仍然处于中断上下文中。
    * 进程正持有spinlock自旋锁、writelock/readlock读写锁等,当持有这些锁时,不应该被抢占,否则由于抢占将导致其他CPU长期不能获得锁而死等。
    * 内核正在执行调度程序Scheduler。抢占的原因就是为了进行新的调度,没有理由将调度程序抢占掉再运行调度程序。

    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,称为内核抢占计数。这一变量被设置在进程的thread_info结构中。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。

    内核抢占可能发生在:
    * 中断处理程序完成,返回内核空间之前。
    * 当内核代码再一次具有可抢占性的时候,如解锁及使能软中断等。

    内核抢占(中断):

    __irq_svc: /*内核态接收到中断*/
    svc_entry
    。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
    /*进入中断,抢占计数加1*/
    #ifdef CONFIG_PREEMPT
    get_thread_info tsk
    ldr r8, [tsk, #TI_PREEMPT] @ get preempt count
    add r7, r8, #1 @ increment it
    str r7, [tsk, #TI_PREEMPT]
    #endif
    irq_handler /*中断处理*/
    #ifdef CONFIG_PREEMPT
    str r8, [tsk, #TI_PREEMPT] @ restore preempt count
    ldr r0, [tsk, #TI_FLAGS] @ get flags
    teq r8, #0 @ if preempt count != 0
    movne r0, #0 @ force flags to 0
    tst r0, #_TIF_NEED_RESCHED
    blne svc_preempt
    #endif
    
    svc_preempt:
    mov r8, lr
    1: bl preempt_schedule_irq /*调度*/ 
    ldr r0, [tsk, #TI_FLAGS] 
    tst r0, #_TIF_NEED_RESCHED
    moveqpc, r8

    内核抢占(解锁):

    void __lockfunc _spin_unlock(spinlock_t 
    *lock)
    {
    spin_release(&lock->dep_map, 1, 
    _RET_IP_);
    _raw_spin_unlock(lock);
    preempt_enable();
    }
    define preempt_enable() 
    do { 
    preempt_enable_no_resched(); 
    barrier(); 
    preempt_check_resched(); 
    } while (0)
    
    #define preempt_enable_no_resched() 
    do { 
    barrier(); 
    dec_preempt_count();
    /*抢占计数减一*/
    } while (0)
    
    #define preempt_check_resched() 
    do { 
    if (unlikely(test_thread_flag(TIF_NEED_RESCHED))) 
    preempt_schedule(); /*调度*/
    } while (0)
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