Linux进程调度时机

Linux进程调度程序虽然特别重要,但它不过是一个存在于内核空间中的函数而已,并不神秘。Linux的调度程序是一个叫Schedule()的函数,这个函数被调用的频率很高,由它来决定是否要进行进程的切换,如果要切换的话,切换到哪个进程等等。我们先来看在什么情况下要执行调度程序,我们把这种情况叫做调度时机。

Linux调度时机主要有:

1、进程状态转换的时刻:进程终止、进程睡眠;

2、当前进程的时间片用完时(current->counter=0);

3、设备驱动程序

4、进程从中断、异常及系统调用返回到用户态时;

时机1,进程要调用sleep()或exit()等函数进行状态转换,这些函数会主动调用调度程序进行进程调度;

时机2,由于进程的时间片是由时钟中断来更新的,因此,这种情况和时机4是一样的。

时机3,当设备驱动程序执行长而重复的任务时,直接调用调度程序。在每次反复循环中,驱动程序都检查need_resched的值,如果必要,则调用调度程序schedule()主动放弃CPU。

时机4,如前所述,不管是从中断、异常还是系统调用返回,最终都调用ret_from_sys_call(),由这个函数进行调度标志的检测,如果必要,则调用调用调度程序。那么,为什么从系统调用返回时要调用调度程序呢?这当然是从效率考虑。从系统调用返回意味着要离开内核态而返回到用户态,而状态的转换要花费一定的时间,因此,在返回到用户态前,系统把在内核态该处理的事全部做完。

对于直接执行调度程序的时机,我们不讨论,因为后面我们将会描述调度程序的工作过程。前面我们讨论了时钟中断,知道了时钟中断的重要作用,Ubuntuone.cn/下面我们就简单看一下每个时钟中断发生时内核要做的工作,首先对这个最频繁的调度时机有一个大体了解,然后再详细讨论调度程序的具体工作过程。

每个时钟中断(timer interrupt)发生时,由三个函数协同工作,共同完成进程的选择和切换,它们是:schedule()、do_timer()及ret_form_sys_call()。我们先来解释一下这三个函数:

schedule():进程调度函数,由它来完成进程的选择(调度);

do_timer():暂且称之为时钟函数,该函数在时钟中断服务程序中被调用,是时钟中断服务程序的主要组成部分,该函数被调用的频率就是时钟中断的频率即每秒钟100次(简称100赫兹或100Hz);

ret_from_sys_call():系统调用返回函数。当一个系统调用或中断完成时,该函数被调用,用于处理一些收尾工作,例如信号处理、核心任务等等。

这三个函数是如何协调工作的呢?

前面我们看到,时钟中断是一个中断服务程序,它的主要组成部分就是时钟函数do_timer(),由这个函数完成系统时间的更新、进程时间片的更新等工作,更新后的进程时间片counter作为调度的主要依据。

在时钟中断返回时,要调用函数ret_from_sys_call(),前面我们已经讨论过这个函数,在这个函数中有如下几行:

cmpl $0, _need_resched

jne reschedule

……

restore_all:

RESTORE_ALL

reschedule:

call SYMBOL_NAME(schedule)

jmp ret_from_sys_call

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