詳解Linux內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度函數(shù)schedule()的觸發(fā)和執(zhí)行時機(jī)
內(nèi)核的調(diào)度操作分為觸發(fā)和執(zhí)行兩個部分,觸發(fā)時僅僅設(shè)置一下當(dāng)前進(jìn)程的TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志,執(zhí)行的時候則是通過schedule()函數(shù)來完成進(jìn)程的選擇和切換。當(dāng)前進(jìn)程的thread_info->flags中TIF_NEED_RESCHED位表示需要調(diào)用schedule()函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。內(nèi)核在兩種情況下會設(shè)置該標(biāo)志,一個是在時鐘中斷進(jìn)行周期性的檢查時,另一個是在被喚醒進(jìn)程的優(yōu)先級比正在運(yùn)行的進(jìn)程的優(yōu)先級高時。
周期性地更新當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)時:
定時中斷處理函數(shù)中會調(diào)用schedule_tick()用于處理關(guān)于調(diào)度的周期性檢查和處理,其調(diào)用路徑是和時鐘處理有關(guān)的tick_periodic()->update_process_times()->scheduler_tick()或者tick_sched_handle()->update_process_times()->scheduler_tick(),主要用于更新就緒隊列的時鐘、CPU負(fù)載和當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行時間統(tǒng)計等,如下所示:
//linux-3.13/kernel/sched/core.c void scheduler_tick(void) { int cpu = smp_processor_id(); //獲取當(dāng)前cpu編號 struct rq *rq = cpu_rq(cpu); //取得對應(yīng)cpu的rq(就緒隊列) struct task_struct *curr = rq->curr; //獲取當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù) sched_clock_tick(); raw_spin_lock(&rq->lock); update_rq_clock(rq); //更新隊列時鐘 curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0); //調(diào)用當(dāng)前任務(wù)的調(diào)度類對應(yīng)的函數(shù) update_cpu_load_active(rq); //更新本處理器的負(fù)載 raw_spin_unlock(&rq->lock); perf_event_task_tick(); #ifdef CONFIG_SMP rq->idle_balance = idle_cpu(cpu); trigger_load_balance(rq, cpu); //必要時進(jìn)行負(fù)載均衡 #endif rq_last_tick_reset(rq); }
其中curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);這行代碼調(diào)用了當(dāng)前任務(wù)的調(diào)度類的task_tick()函數(shù),這個函數(shù)根據(jù)具體情況決定是否需要對當(dāng)前任務(wù)設(shè)置TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志,如果需要則最終調(diào)用set_tsk_need_resched()設(shè)置該標(biāo)志。需要注意的是,此處僅僅是設(shè)置標(biāo)志而沒有執(zhí)行schedule()函數(shù),在各種系統(tǒng)調(diào)用、中斷的返回代碼最后,才會根據(jù)這個標(biāo)志來決定是否執(zhí)行schedule()函數(shù)。
睡眠的任務(wù)被喚醒時:
當(dāng)睡眠任務(wù)所等待的事件到達(dá)時,內(nèi)核(例如驅(qū)動程序的中斷處理函數(shù))將會調(diào)用wake_up()喚醒相關(guān)的任務(wù),并最終調(diào)用try_to_wake_up()。它完成三件事:將任務(wù)重新添加到就緒隊列,將運(yùn)行標(biāo)志設(shè)置為TASK_RUNNING,如果被喚醒的任務(wù)可以搶占當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)則設(shè)置當(dāng)前任務(wù)的TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志。
設(shè)置了TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志之后,真正調(diào)用執(zhí)行schedule()函數(shù)的時機(jī)只有兩種,第一種是系統(tǒng)調(diào)用或者中斷返回時,根據(jù)TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志決定是否調(diào)用schedule()函數(shù)(從效率方面考慮,趁著還在內(nèi)核態(tài)把該處理的事情處理完畢);第二種情況是當(dāng)前任務(wù)因為原因需要睡眠,進(jìn)程睡眠后立即調(diào)用schedule()函數(shù),在內(nèi)核中這種情況也比較多,比如磁盤、網(wǎng)卡等設(shè)備驅(qū)動程序中。
參考文獻(xiàn):《Linux技術(shù)內(nèi)幕》
PS:剛開始學(xué)習(xí)Linux內(nèi)核的時候很容易被各種結(jié)構(gòu)體各種概念充斥腦海,一團(tuán)亂麻。這時候需要把它們各自負(fù)責(zé)的功能以及之間相互的配合理清楚,推薦這本書??赐辍禠inux內(nèi)核設(shè)計與實現(xiàn)》后可以相互比照,效果不錯。
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