为啥我们在 linux 中需要一个 swapper 任务？

Posted 2023-02-24

【中文标题】为啥我们在 linux 中需要一个 swapper 任务？

【英文标题】：Why do we need a swapper task in linux?为什么我们在 linux 中需要一个 swapper 任务？

【发布时间】：2010-10-02 15:27:51

【问题描述】：

当在任务调度点运行队列中没有更多可运行任务时，选择运行空闲任务（又名交换器任务）。但是这个如此特殊的任务有什么用呢？另一个问题是为什么我在用户空间的“ps aux”输出（PID=0）中找不到这个线程/进程？

【问题讨论】：

到目前为止，我还没有在任何地方看到它被称为“交换任务”。有 kswapd 负责从/到磁盘交换内存，但我想说那是完全不同的事情（并且确实出现在 PID 列表中）

@PypeBros Linux 自己的性能工具将其称为交换任务（perf top）

【参考方案1】：

Linux 内核维护了一个进程等待列表，这些进程在 IO/互斥锁等上被“阻塞”。如果没有可运行的进程，则空闲进程被放置到运行队列中，直到它被从等待中出来的任务抢占排队。

它有一个任务的原因是，您可以（大约）测量内核由于 IO / 锁等阻塞而浪费了多少时间。此外，它使内核的代码更容易，因为空闲任务是与上下文切换所需的每个任务相同，而不是可能使更改内核行为更加困难的“特殊情况”空闲任务。

【参考方案2】：

原因是历史性的和程序性的。空闲任务是正在运行的任务，如果没有其他任务可以运行，就像你说的那样。它具有最低的优先级，所以这就是为什么它正在运行，没有其他任务可以运行。

程序化原因：这大大简化了进程调度，因为您不必关心特殊情况：“如果没有可运行的任务会发生什么？”，因为总是至少有一个任务可以运行，即空闲任务.您还可以计算每个任务使用的 CPU 时间量。如果没有空闲任务，哪个任务会占用没人需要的 CPU 时间？

历史原因：在我们拥有能够降压或进入省电模式的 CPU 之前，它必须随时全速运行。如果没有可运行的任务，它会运行一系列 NOP 指令。今天空闲任务的调度通常使用HLT指令（停止）来降低cpu，因此节省了电力。所以在我们这个时代的空闲任务中不知何故有一个功能。

在Windows中你可以在进程列表中看到空闲任务，它是空闲进程。

【讨论】：

HLT 指令早于 linux 调度程序，不是吗？

@sylvainulg 我认为确实如此，但如果 linux 调度算法（或至少其中一些）早于 HLT 指令，我不会感到惊讶。

@sylvainulg，这是一个有趣的问题，我不知道在哪里可以找到答案。 Linux 从哪里得到他们的调度算法？ PDP-11 有停止指令吗？最初的 UNIX 小组是否更早地从某人那里获得了他们的调度算法？

@SamuelEdwinWard：显然，它确实做到了：divms.uiowa.edu/~jones/pdp8/man/micro.html#hlt -- 在 PDP-11 上，看起来 WAIT 是人们会使用的指令，而 HALT 更像是“CLI；HLT” 80x86 行话。

根据 Wikipedia，“从 8086 开始的所有 x86 处理器都有 HLT 指令，但它......直到 1994 年英特尔 DX4 处理器发布之前，它并不是专门为降低功耗而设计的”。

【参考方案3】：

实际上每个 cpu 有一个空闲任务，但它不在主任务列表中，而是在 cpu 的“struct rq”运行队列结构中，作为 struct task_struct *。

只要没有更好的事情可做（在那个 CPU 上），调度程序就会激活它，并执行一些特定于架构的代码以使 cpu 处于低功耗状态。

【参考方案4】：

您可以使用 ps -ef 它会列出正在运行的进程的编号。然后在第一个链接中，它将列出第一个 pid - 0 即交换任务。