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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(shí)機(jī)

更新時(shí)間：2018年01月24日 11:23:07 作者：Q_AN1314

這篇文章主要介紹了詳解Linux內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度函數(shù)schedule()的觸發(fā)和執(zhí)行時(shí)機(jī),小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

內(nèi)核的調(diào)度操作分為觸發(fā)和執(zhí)行兩個(gè)部分，觸發(fā)時(shí)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(shí)候則是通過(guò)schedule()函數(shù)來(lái)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(huì)設(shè)置該標(biāo)志，一個(gè)是在時(shí)鐘中斷進(jìn)行周期性的檢查時(shí)，另一個(gè)是在被喚醒進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)比正在運(yùn)行的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)高時(shí)。

周期性地更新當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)時(shí)：

定時(shí)中斷處理函數(shù)中會(huì)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(shí)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(duì)列的時(shí)鐘、CPU負(fù)載和當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)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(hào)
  struct rq *rq = cpu_rq(cpu);         //取得對(duì)應(yīng)cpu的rq（就緒隊(duì)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(duì)列時(shí)鐘
  curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);  //調(diào)用當(dāng)前任務(wù)的調(diào)度類對(duì)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(shí)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(gè)函數(shù)根據(jù)具體情況決定是否需要對(duì)當(dāng)前任務(wù)設(shè)置TIF_NEED_RESCHED標(biāo)志，如果需要?jiǎng)t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(méi)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(huì)根據(jù)這個(gè)標(biāo)志來(lái)決定是否執(zhí)行schedule()函數(shù)。

睡眠的任務(wù)被喚醒時(shí)：

當(dāng)睡眠任務(wù)所等待的事件到達(dá)時(shí)，內(nèi)核（例如驅(qū)動(dòng)程序的中斷處理函數(shù)）將會(huì)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(duì)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(shí)機(jī)只有兩種，第一種是系統(tǒng)調(diào)用或者中斷返回時(shí)，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?yàn)樵蛐枰撸M(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(dòng)程序中。

參考文獻(xiàn)：《Linux技術(shù)內(nèi)幕》

PS：剛開(kāi)始學(xué)習(xí)Linux內(nèi)核的時(shí)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(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)》后可以相互比照，效果不錯(cuò)。

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