• 进程调度函数schedule()分析


    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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