进程调度函数schedule()分析

1、功能简述：

最主要作用就是

从就绪进程中选择一个优先级最高的进程来代替当前进程运行。

 

2、代码分析

schedule();
      struct task_struct *tsk = current; //current是当前进程

      sched_submit_work(tsk);  //避免死锁

      __schedule();//这就是调度的主函数了

 

static void __sched __schedule(void)

{

struct task_struct *prev, *next;

unsigned long *switch_count;

struct rq *rq;

int cpu;

 

need_resched:

preempt_disable();   //关闭内核抢占，关于内核抢占详见注释1

cpu = smp_processor_id();

rq = cpu_rq(cpu);   //跟当前进程相关的runqueue的信息被保存在rq中

rcu_note_context_switch(cpu);

prev = rq->curr;   //当前进程放入prev

 

schedule_debug(prev);

 

if (sched_feat(HRTICK))

hrtick_clear(rq);

 

raw_spin_lock_irq(&rq->lock);

 

switch_count = &prev->nivcsw; 

         //如果内核态没有被抢占，并且内核抢占有效

if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) {

                 //如果当前进程有非阻塞等待信号，并且它的状态是TASK_INTERRUPTIBLE

if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev))) {

prev->state = TASK_RUNNING; //将当前进程的状态设为：TASK_RUNNING

} else {

deactivate_task(rq, prev, DEQUEUE_SLEEP);//将当前进程从runqueue(运行队列)中删除 

prev->on_rq = 0;  //标识当前进程不在runqueue中

 

                        //这里涉及到工作队列的知识，我们在以后的章节里在来说，这里略过

if (prev->flags & PF_WQ_WORKER) {

struct task_struct *to_wakeup;

 

to_wakeup = wq_worker_sleeping(prev, cpu);

if (to_wakeup)

try_to_wake_up_local(to_wakeup); 

}

}

switch_count = &prev->nvcsw;

}

 

pre_schedule(rq, prev);

 

if (unlikely(!rq->nr_running))//如果runqueue中没有正在运行的进程

idle_balance(cpu, rq); //就会从其它CPU拉入进程

 

put_prev_task(rq, prev);   //通知调度器，当前进程要被另一个进程取代，做好准备

next = pick_next_task(rq); //从runqueue中选择最适合的进程

clear_tsk_need_resched(prev); //清除当前进程的重调度标识

rq->skip_clock_update = 0;

        //当前进程与所选进程是否是同一进程，不属于同一进程才需要切换

if (likely(prev != next)) {

rq->nr_switches++;

rq->curr = next; //所选进程代替当前进程

++*switch_count;

 

context_switch(rq, prev, next); //负责底层上下文切换

 

cpu = smp_processor_id();

rq = cpu_rq(cpu);

} else

raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);  //如果不需要切换进程，则只需要解锁

 

post_schedule(rq);

 

sched_preempt_enable_no_resched();

if (need_resched())

goto need_resched;

}

 

注释1：

 

内核抢占基础知识

1、内核抢占概念

当进程位于内核空间，有一个更高优先级的任务出现时，如果该内核支持抢占的话，则可以将当前任务挂起，执行更高优先级的任务！

 

2、用户抢占的概念

内
核即将返回用户空间的时候，如果need
resched标志被设置，会导致schedule()被调用，此时就会发生用户抢占。内核无论是在从中断处理程序还是在系统调用后返回，都会检查
need resched标志。如果它被设置了，那么，内核会选择一个其他(更合适的)进程投入运行。

 

3、内核抢占好处

首先，这是实时系统所要求的。试想一下，如果硬件中断开启了一个实时进程，如果内核不支持抢占的话，被开启的实时进程就要等到当前进程执行完毕才能被调度，这就带来了延时，对实时性不好！如果内核支持抢占的话，就可以将当前进程挂起，来执行实时进程，这样对实时性有利！

 

4、什么情况下不能抢占内核

（1）内核正进行中断处理

（2）内核正在进行中断上下文的Bottom Half(中断的底半部)处理

（3）内核的代码段正持有spinlock自旋锁、writelock/readlock读写锁等锁，处干这些锁的保护状态中。

（4）内核正在执行调度程序Scheduler，这种情况正对应我们的schedule函数分析！！！

（5）内核正在对每个CPU“私有”的数据结构操作

为
保证Linux内核在以上情况下不会被抢占，抢占式内核使用了一个变量preempt_count，称为内核抢占锁。这一变量被设置在进程的PCB结构
task_struct中。每当内核要进入以上几种状态时，变量preempt_
count就加1，指示内核不允许抢占。每当内核从以上几种状态退出时，变量preempt_ count就减1，同时进行可抢占的判断与调度。