Schedule()调度函数源码解析与总结

2024-01-14 19:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录提示一、schedule()内核源码及注释分析二、Schedule()调度函数整理分析结论

提示

本篇博客是参考调度程序schedule()注释，结合我个人查询到的其他知识以及个人理解完成的。由于本人知识储备有限，其中的注释及理解是否正确我自己也不知道，只能作为参考，有问题的地方欢迎大家指出。

一、schedule()内核源码及注释分析 // 通过schedule函数，完成对进程的调度 asmlinkage void schedule(void) { //声明调度数据结构体变量：sched_data struct schedule_data * sched_data; // 声明进程控制块PCB结构体变量：上一个PCB prev，下一个PCB next，指针p struct task_struct *prev, *next, *p; //声明表头结构体：tmp struct list_head *tmp; // 声明两个整型：当前CPU this_cpu，时间片 c int this_cpu, c; // =============== 处理使用完cpu的当前进程current =============== // #### 锁运行队列，关中断 #### // ① 运行队列：即就绪队列，Linux中称为run queue； // ② 锁运行队列：将运行的队列上锁，此期间只能由某一个程序执行操作， // 避免多个程序同时对队列进行操作，造成数据污染产生差错； // ③ 关中断：关闭中断信号产生的程序，主要用于在此期间执行 // 一些不能被中断信号打断的程序（开中断，即打开产生中断信号的程序）。 spin_lock_prefetch(&runqueue_lock); // #### 将当前运行的进程调度出去 #### // 正在运行的而进程采用current宏表示 // ① 如果active_mm没有借用当前进程的mm，则执行报错函数bug() // （内核线程没有mm空间，但其active_mm会借用当前进程的mm，保持与用户线程处理的统一性） if (!current->active_mm) BUG(); // 将当前正在运行的进程调度出去，current变为prev，变为上一个刚刚用完CPU的PCB（即成为过去式） prev = current; //再获取上次运行进程所用的cpu this_cpu = prev->processor; // #### 如果内核处于执行中断处理程序中（可能性小），则报错 #### // ① 中断中，即内核执行中断处理程序的期间，若允许进程调度，那么当中断处理程序运行时，进行了内核抢占， // 那么处理器就会去执行抢占的进程，这个进程的具体信息处理器能够通过进程控制块去找到； // ② unlikely()这种设计的原因：注意：unlikely用于gcc>=2.96之后的编译优化，表示if内代码运行的可能性比较低， // 这样编译器就可以将else里面的代码提前，cpu在进行指令预取方面有性能提高，反之，likely则是if内代码运行可能性高。 if (unlikely(in_interrupt())) { // 提示 printk("Scheduling in interrupt\n"); //报错，提示出问题 BUG(); } // #### 释放上次运行的进程prev所占用的资源 #### // ① 如果之前运行的进程prev占用了全局内核锁，释放； // ② 如果当前cpu占用了全局中断锁，释放；开当前cpu中断线 release_kernel_lock(prev, this_cpu); // #### 对sched_data进行事实保护，每个CPU只能运行一个进程 #### sched_data = &aligned_data[this_cpu].schedule_data; // #### 锁运行队列，关中断 #### spin_lock_irq(&runqueue_lock); // #### 将耗尽时间片的上次运行进程prev移动到运行队列最后 #### //如果是实时进程（小概率事件） if (unlikely(prev->policy == SCHED_RR)) //如果时间片已经用完 if (!prev->counter) { //将nice转换为时间片 //【nice为UNIX时期沿用的负向优，向优先级，取值-20~19，值越大越谦让，值越小，优先级越高】 prev->counter = NICE_TO_TICKS(prev->nice); //将其移动到运行队列尾部 move_last_runqueue(prev); } // #### 根据上次进程prev的状态，给予对应操作 #### //prev->state：获取进程状态 switch (prev->state) { // 若进程状态处于TASK_INTERRUPTIBLE浅度睡眠，则执行下方代码（浅度睡眠，即可中断的睡眠） case TASK_INTERRUPTIBLE: //如果该进程接收到唤醒信号 if (signal_pending(prev)) { //让该进程状态置为TASK_RUNNING（就绪态） prev->state = TASK_RUNNING; break; } // 如果该进程处于其他状态，如：TASK_STOPED（暂停）,TASK_ZOMBE（死亡但用户未注销）, // TASK_UNINNTERRUPTIBLE（深度睡眠，不可中断的睡眠）状态，就执行如下代码。 default: del_from_runqueue(prev);//比如调用exit(),wait4()等 //如果进程处于就绪态，则不做任何操作，让其等待执行即可 case TASK_RUNNING:; } // #### 清空need_resched #### // ① need_resched条件：如果为真, 内核会重新进程一次调度 prev->need_resched = 0; // =============== 调度一个进程来使用CPU =============== repeat_schedule: // #### 选择即将使用CPU的进程next #### //获得空闲进程 next = idle_task(this_cpu); //找最大值的常用初始化 c = -1000; //遍历运行队列 list_for_each(tmp, &runqueue_head) { p = list_entry(tmp, struct task_struct, run_list); //如果程序可以在cpu上跑，并且允许在这颗cpu上跑 if (can_schedule(p, this_cpu)) { //获取调度权重 int weight = goodness(p, this_cpu, prev->active_mm); //更新最大权重与选中进程 if (weight > c) c = weight, next = p; } } // #### 如果c==0，说明所有进程时间片用完了，可能性很小 #### // ① 个人理解：c==0时，!c为1即为真；unlikely是一种对发生可能性的描述，unlikely(!c), // 表示!c为真即c==0的概率是unlikely的，就是很小概率，几乎不可能的，但是如果真出现这种可能了，则执行if里的语句。 if (unlikely(!c)) { struct task_struct *p; //开运行队列锁，开中断 spin_unlock_irq(&runqueue_lock); //锁住进程双向链表 read_lock(&tasklist_lock); //更新每个进程的时间片 for_each_task(p) p->counter = (p->counter >> 1) + NICE_TO_TICKS(p->nice); //开进程双向链表 read_unlock(&tasklist_lock); //锁运行队列，关中断 spin_lock_irq(&runqueue_lock); //再次寻找最值得调度的进程 goto repeat_schedule; } // #### 将选择好的进程切换来使用CPU #### //将当前运行的进程指向为我们选择好的next进程 sched_data->curr = next; //将正在使用CPU的进程以及CPU内核更新为所选择的进程next和this_cpu task_set_cpu(next, this_cpu); //解锁运行队列，开中断 spin_unlock_irq(&runqueue_lock); // #### 如果选择到的进程仍为之前的进程（认为可能性很小） #### if (unlikely(prev == next)) { prev->policy &= ~SCHED_YIELD; // 执行“处理相同进程”的方法 goto same_process; } // =============== 维护每个流程的“last schedule”值 =============== //（即使我们重新调度到同一进程，也必须重新计算）目前，这仅用于SMP，而且是近似值，因此我们不必在保持运行队列自旋锁的同时维护它。 #ifdef CONFIG_SMP //更新调度进程时的时钟，用于smp中另外一个cpu调度参考 sched_data->last_schedule = get_cycles(); /* * 我们提前删除了调度程序锁（它是一个全局自旋锁），因此我们必须在switch_to（）期间锁定前一个进程，以避免重新调度。 */ #endif /* CONFIG_SMP */ //记录调度次数 // 有3个进程受上下文切换的影响：prev == .... ==> (last => next) // 下一个堆栈上的是“更多以前的”“prev”，但通过switch_to（）将prev设置为（刚才运行的）“last”进程。这听起来可能有点令人困惑，但很有道理。 kstat.context_swtch++; prepare_to_switch(); { //新进程的运行空间 struct mm_struct *mm = next->mm; //原进程的运行空间 struct mm_struct *oldmm = prev->active_mm; //如果新进程没有运行空间，则是内核进程 if (!mm) { //内核进程在调度出去的时候会释放其借用的运行空间，如果此处仍然存在，则有问题 if (next->active_mm) BUG(); //借用原进程的运行空间 next->active_mm = oldmm; //原进程运行空间计数加1，用于内存交换信息 atomic_inc(&oldmm->mm_count); //tlb采用lazy刷新方式 enter_lazy_tlb(oldmm, next, this_cpu); } //反之，如果是用户进程 else { //用户进程的两个运行空间应该相同，如果不同则报错 if (next->active_mm != mm) BUG(); //切换用户空间 switch_mm(oldmm, mm, next, this_cpu); } //如果原进程是内核进程 if (!prev->mm) { //释放其引用的运行空间 prev->active_mm = NULL; //运行空间计数-1 mmdrop(oldmm); } } //切换寄存器状态与堆栈 switch_to(prev, next, prev); //原进程放入运行队列尾部 __schedule_tail(prev); // =============== 处理调度后仍为相同进程 =============== same_process: //针对smp，要将当前进程的内核深度清0 reacquire_kernel_lock(current); //再次调度 if (current->need_resched) goto need_resched_back; return; } 二、Schedule()调度函数整理分析结论

参考连接： Linux进程调度时机Schedule函数解析 linux调度子系统8 - schedule函数

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