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2009年(49)

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分类: LINUX

2009-06-14 20:21:05

调度单位
    进程描述,位于运行栈底部,可通过偏移定位
thread_info {     
         task_struct *task;   //基本调度单位(下面展开)
         flags //TIF_NEED_RESCHED表明需要调度
         cpu   //CPU
        。。。
     }
任务调度的基本单位
    task_struct {    
         state   //状态, TASK_RUNNING, ZOMBIE或其他
         *thread_info
         prio      动态优先级
         static_prio   静态优先级
         sleep_avg    平均睡眠时间
         policy       调度算法,NORMAL, RR, FIFO
         time_slice     剩余的时间片
         rt_priority     实时优先级
         ... ...
    }
    运行队列(调度控制结构)
    runqueue {
         task_struct *curr   正在运行的任务
         prio_array   *active   活动的优先队列
         prio_array   *expired 过期的优先队列
         prio_array   arrays[2] 实际优先队列
         ...
     }
    优先队列(O(1)调度算法的结构)
    prio_array {
         nr_active   队列中的任务数
         bitmap[BITMAP_SIZE]  
// 优先位图, 用1表示对应优先级有进程需要调度,0表示没有。通过位查找,快速找到优先级最高的任务。
         list_head queue[MAX_PRIO] 优先队列
    }
优先级
    linux把进程分为实时调度与一般调度。实时调度优先级为0~99, 只用FCFS或RR来调度。非实时的一般进程优先级为100~139,即其计算公式为100(最高实时优先级)+20+nice。其中nice值为-20~19, 由进程创建时指定。动态优先级根据进程的交互性来动态计算优先级,一般以nice为基数,加上-5~+5的交互性奖罚。通过计算sleep_avg来评估进程的交互性,如果sleep_avg比较多,即该进程为IO消耗型,可把其优先级降低(不需占用太多CPU),反之亦然。
时间片
    进程的可用时间片是按照计算出来的优先级按比例分配。数值为5~800ms, 默认值为100ms.
可调度标志
内核提供了一个need_resched标志来表明是否需要重新执行一个调度。当某个进程耗尽它的时间片时,scheduler_tick()就会设置这个标志;当一个优先级高的进程进入可执行状态的时候,try_to_wake_up()也会设置这个标志。在返回用户空间以及从中断返回的时候,内核也会检查need_resched标志。如果已被设置,内核会在继续执行之前调用调度程序
调度算法
    核心由schedule()函数和scheduler_tick()函数实现。schedule函数从优先级数组prio_array中选取优先级最高的进程 --> 获取进程的thread_info --> 实施context switch切换到新的进程运行。而scheduler_tick()主要是更新时间片,时钟中断程序会自动调用scheduler_tick。scheduler_tick判断当前进程
若为实时进程,且时间片耗尽,重新计算时间片,并重新插入活跃队列的尾部。
若为普通进程,且时间片耗尽,重新计算时间片,移入过期队列。
    当活跃优先级队列中已没有剩余的被调度进程,活跃优先级队列与过期优先级队列的指针进行交换,进入新一轮的调度。2.6版本内核每次时间片用完就重新计算时间片,大大提升了调度效率。
 
何时调度?(何时被调用schedule()
    1. 直接主动调用
2. 活动进程进入睡眠
3. 设置need_resched.当从内核态返回用户态时检测这个位,如果为1,则调度schedule().
   以下三种情况会设置need_schedule
a. 时钟中断服务程序中,用完自己的时间片
b. 当唤醒一个睡眠进程时,该进程有更高优先级
c. 一个进程改变了调度策略,优先级等。
何时抢占?
    用户抢占
     1. 当从系统调用返回到用户态
     2. 从中断程序返回到用户态。
内核抢占
2.6版本的内核是可以抢占的。
1. 从中断返回内核时,若内核不拥有锁,则可被抢占。若拥有锁,则不可抢占。这是内核通过preempt_count变量来判断的。
2. 内核阻塞,导致调用schedule()
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