linux调度器

linux调度器主要基于两个函数：1、周期调度器 2、主调度器

周期调度器scheduler_tick基于HZ会被周期性自动调用，其注册过程如下：

static struct irqaction irq0 = {
    .handler = timer_interrupt,
    .flags = IRQF_DISABLED | IRQF_NOBALANCING | IRQF_IRQPOLL | IRQF_TIMER,
    .name = "timer"
};

void __init setup_default_timer_irq(void)
{
    setup_irq(0, &irq0);
}

/* Default timer init function */
void __init hpet_time_init(void)
{
    if (!hpet_enable())
        setup_pit_timer();
    setup_default_timer_irq();
}

scheduler_tick的主要流程：

1、更新运行队列时钟

update_rq_clock(rq);

2、更新cpu负载

update_cpu_load(rq);

3、由具体的调度策略来决定，cfs就会更新虚拟时钟和物理时钟，可能的话，会引起一次调度。

curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);

4、在smp系统中则判断当前cpu是否运行的是idle进程，若是，则在处理器间引起一次负载均衡的操作。

#ifdef CONFIG_SMP
    rq->idle_at_tick = idle_cpu(cpu);
    trigger_load_balance(rq, cpu);
#endif

主调度器schedule的主要流程：

1、更新运行队列时钟，清除当前进程的运行标志

update_rq_clock(rq);
    clear_tsk_need_resched(prev);

2、判断当前进程是否是在可中断模式下且收到了信号，若是，则将进行置为运行态，否则，从就绪队列中取出。

if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) {
        if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev)))
            prev->state = TASK_RUNNING;
        else
            deactivate_task(rq, prev, 1);
        switch_count = &prev->nvcsw;
    }

3、检查运行队列是否有进程，若是没有就绪进程，此时，又是一个负载均衡的时机，开始进行负载均衡。

if (unlikely(!rq->nr_running))
        idle_balance(cpu, rq);

4、通知调度类先前的进程要被取代，同时挑选下一个可能要运行的进程

put_prev_task(rq, prev);
    next = pick_next_task(rq);

5、若是当前进程与即将运行的下一个进程不是同一个进程，此时，就要执行最重要的上下文切换了。

if (likely(prev != next)) {
。。。。。。
context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */
。。。。。。
} else
        raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);

到这里最关键的切换已经完成了，当进程再次回来执行时，将执行第6步。

6、判断是否还需要继续重新调度，若是的话，则再重新选择新进程进行调度。

if (need_resched())
        goto need_resched;

到此整个主调度器的大致过程已经完毕。下面我们说说最关键的上下文切换context_switch(rq, prev, next);是如何实现的。

1、先处理内存地址空间的问题，若即将被切换进来的进程是一个线程的话，就借用当前进程的地址空间，同时，对tlb进行lazy模式处理，即不刷新tlb；否则，切换进程地址空间上下文。同时，若当前进程是一个线程的话，要将其运行时占有内存的标识域active_mm置为空。

if (likely(!mm)) {
        next->active_mm = oldmm;
        atomic_inc(&oldmm->mm_count);
        enter_lazy_tlb(oldmm, next);
    } else
        switch_mm(oldmm, mm, next);

    if (likely(!prev->mm)) {
        prev->active_mm = NULL;
        rq->prev_mm = oldmm;
    }
    /*

2、接下来，要来真的了，真正的切换上下文，主要是切换任务堆栈、下一个进程的eip，具体如下：

#define switch_to(prev, next, last)     \do {         \ /*        \  * Context-switching clobbers all registers, so we clobber \  * them explicitly, via unused output variables.  \  * (EAX and EBP is not listed because EBP is saved/restored \  * explicitly for wchan access and EAX is the return value of \  * __switch_to())      \  */        \ unsigned long ebx, ecx, edx, esi, edi;    \         \ asm volatile("pushfl\n\t"  /* save    flags */ \       "pushl %%ebp\n\t"  /* save    EBP   */ \       "movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" /* save    ESP   */ \       "movl %[next_sp],%%esp\n\t" /* restore ESP   */ \       "movl $1f,%[prev_ip]\n\t" /* save    EIP   */ \       "pushl %[next_ip]\n\t" /* restore EIP   */ \       __switch_canary     \       "jmp __switch_to\n" /* regparm call  */ \       "1:\t"      \       "popl %%ebp\n\t"  /* restore EBP   */ \       "popfl\n"   /* restore flags */ \         \       /* output parameters */    \       : [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp),  \         [prev_ip] "=m" (prev->thread.ip),  \         "=a" (last),     \         \         /* clobbered output registers: */  \         "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx),  \         "=S" (esi), "=D" (edi)    \                \         __switch_canary_oparam    \         \         /* input parameters: */    \       : [next_sp]  "m" (next->thread.sp),  \         [next_ip]  "m" (next->thread.ip),  \                \         /* regparm parameters for __switch_to(): */ \         [prev]     "a" (prev),    \         [next]     "d" (next)    \         \         __switch_canary_iparam    \         \       : /* reloaded segment registers */   \   "memory");     \} while (0)

这段汇编大意不难，关键在于为什么是三个参数的理解？

主要原因在于prev和next都是局部变量，在进程切换的后，保存在每个进程各自的内核栈中。
这样可能就出现一个问题：A B C 三个进程按照A、B、C、A 顺序切换的话，我们看看这个过程中prev和next的值是多少？

1、prev=A next=B

2、prev=B next=C

3、prev=A next=B

这一步之所以不是我们预期的prev=C，就是因为在第一步的时候保存的A和B被恢复了。所以，linux就采用了三参数的技巧。将第三个参数last作为输出参数，其寄存器都是和第一个参数prev的寄存器是同一个，这样，每回切换后，就是用last来更新eax，也就是更新了prev，即纠正了第三步的错误，最终，变成prev=C。

最后，我们再说说进程与调度器交互的两个时机：1、创建进程的时候（fork类）2、唤醒进程wake_up_new_task

1、创建进程时，会调用sched_fork这个钩子函数，其主要做的事情就是讲进程与调度类结合及保证父进程的

优先级翻转不影响子进程（通过将父进程的正常优先级设置为子进程的动态优先级）。

p->prio = current->normal_prio;

    if (!rt_prio(p->prio))
        p->sched_class = &fair_sched_class;

    if (p->sched_class->task_fork)
        p->sched_class->task_fork(p);

2、wake_up_new_task会将新进程加入相应的就绪队列中。

activate_task(rq, p, 0);