linux 进程调度2

Posted 2021-03-08 每天进步一点点

抢占式调度

两种情况:

1. 执行太久, 需切换到另一进程;
2. 高优先级进程被唤醒

切换到另一进程实现：

　　时钟中断处理函数会调用 scheduler_tick()查看是否是需要抢占的时间点

void scheduler_tick(void)
{
  int cpu = smp_processor_id();
  struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
  struct task_struct *curr = rq->curr;
......
  curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);
  cpu_load_update_active(rq);
  calc_global_load_tick(rq);
......
}

1. 由时钟中断触发检测, 中断处理调用 scheduler_tick
2. 取当前进程 task_struct->task_tick_fair()->取 sched_entity cfs_rq 调用 entity_tick()
3. entity_tick() 调用 update_curr 更新当前进程 vruntime, 调用 check_preempt_tick 检测是否需要被抢占
4. check_preempt_tick 中计算 ideal_runtime(一个调度周期中应该运行的实际时间), 若进程本次调度运行时间 > ideal_runtime, 则应该被抢占
5. 要被抢占, 则调用 resched_curr, 设置 TIF_NEED_RESCHED, 将其标记为应被抢占进程(因为要等待当前进程运行 `__schedule`)

高优先级进程被唤醒实现：

当 I/O 完成, 进程被唤醒, 若优先级高于当前进程则触发抢占

try_to_wake_up()->ttwu_queue() 将唤醒任务加入队列 调用 ttwu_do_activate 激活任务

源码分析：

 static int try_to_wake_up(struct task_struct *p, unsigned int state, int sync)
{
    int cpu, this_cpu, success = 0;
    unsigned long flags;
    long old_state;
    struct rq *rq;
#ifdef CONFIG_SMP
    struct sched_domain *sd, *this_sd = NULL;
    unsigned long load, this_load;
    int new_cpu;
#endif
 
    rq = task_rq_lock(p, &flags);
    old_state = p->state; 
    if (!(old_state & state))
        goto out;
 
    if (p->array)
        goto out_running;
 
    cpu = task_cpu(p);
    this_cpu = smp_processor_id();
 
#ifdef CONFIG_SMP
……
//多处理器负载平衡工作
#endif /* CONFIG_SMP */
    if (old_state == TASK_UNINTERRUPTIBLE) {
        rq->nr_uninterruptible--;
        /*
         * Tasks on involuntary sleep don\'t earn
         * sleep_avg beyond just interactive state.
         */
        p->sleep_type = SLEEP_NONINTERACTIVE; //简单判断出非交互进程
    } else
        if (old_state & TASK_NONINTERACTIVE)
            p->sleep_type = SLEEP_NONINTERACTIVE;//同上
 
 
    activate_task(p, rq, cpu == this_cpu); 
 
    if (!sync || cpu != this_cpu) {
        if (TASK_PREEMPTS_CURR(p, rq))
            resched_task(rq->curr); 
    }
    success = 1;
 
out_running:
    trace_sched_wakeup(rq, p, success);
    p->state = TASK_RUNNING;
out:
    task_rq_unlock(rq, &flags);
 
    return success;
}

1.    首先调用task_rq_lock( )禁止本地中断，并获得最后执行进程的CPU（他可能不同于本地CPU）所拥有的运行队列rq的锁。CPU的逻辑号存储在p->thread_info->cpu字段。
2.    检查进程的状态p->state是否属于被当作参数传递给函数的状态掩码state，如果不是，就跳到第9步终止函数。
3.    如果p->array字段不等于NULL，那么进程已经属于某个运行队列，因此跳转到第8步。
4.    在多处理器系统中，该函数检查要被唤醒的进程是否应该从最近运行的CPU的运行队列迁移到另外一个CPU的运行队列。实际上，函数就是根据一些启发式规则选择一个目标运行队列。
5.    如果进程处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态，函数递减目标运行队列的nr_uninterruptible字段，并把进程描述符的p->activated字段设置为-1。

调用activate_task( )函数：

static void activate_task(struct task_struct *p, struct rq *rq, int local)
{
    unsigned long long now;
 
    now = sched_clock();
#ifdef CONFIG_SMP
……
#endif
 
    if (!rt_task(p))
        p->prio = recalc_task_prio(p, now); //计算平均睡眠时间并返回之后的优先级。
 
    if (p->sleep_type == SLEEP_NORMAL) {
        if (in_interrupt())
            p->sleep_type = SLEEP_INTERRUPTED;
        else {
            p->sleep_type = SLEEP_INTERACTIVE;
        }
    }
    p->timestamp = now; 
 
    __activate_task(p, rq);
}
 
static void __activate_task(struct task_struct *p, struct rq *rq)
{
    struct prio_array *target = rq->active;
 
    trace_activate_task(p, rq);
    if (batch_task(p))
        target = rq->expired;
    enqueue_task(p, target); 
    inc_nr_running(p, rq);
}

调用 tt_do_wakeup()->check_preempt_curr() 检查是否应该抢占, 若需抢占则标记

标识当前运行中的进程应该被抢占了，但是真正的抢占动作并没有发生

抢占时机

进程调用 `__schedule`,：分为用户态和内核态
用户态进程
        时机-1: 从系统调用中返回, 返回过程中会调用 exit_to_usermode_loop, 检查 `_TIF_NEED_RESCHED`, 若打了标记, 则调用 schedule()，调用的过程和上一节解析的一样，会选择一个进程让出 CPU，做上下文切换。
        时机-2: 从中断中返回, 中断返回分为返回用户态和内核态(汇编代码: arch/x86/entry/entry_64.S), 返回用户态过程中会调用 exit_to_usermode_loop()->shcedule()
内核态进程
        时机-1: 发生在 preempt_enable() 中, 内核态进程有的操作不能被中断, 会调用 preempt_disable(), 在开启时(调用 preempt_enable) 时是一个抢占时机, 会调用 preempt_count_dec_and_test(), 检测 preempt_count 和标记, 若可抢占则最终调用 `__schedule`
        时机-2: 发生在中断返回, 也会调用 `__schedule`

 

总结

 

 

参考：《趣谈Linux操作系统》调度（中）