2. 调度器工作时机
调度器的启动通常有两种方式:
A. 主动式
在核心应用中直接调用schedule()。这通常发生在因等待核心事件而需要将进程置于挂起(休眠)状态的时候--这时应该主动请求调度以方便其他进程使用CPU。下面就是一个主动调度的例子:
/* 节选自[drivers/input/mousedev.c] mousedev_read() */
add_wait_queue(&list->mousedev->wait, &wait);
current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
while (!list->ready) {
if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
retval = -EAGAIN;
break;
}
if (signal_pending(current)) {
retval = -ERESTARTSYS;
break;
}
schedule();
}
current->state = TASK_RUNNING; /* 这一句实际上可以省略,因为进程的状态在唤醒过程中就已经恢复到TASK_RUNNING了 */
remove_wait_queue(&list->mousedev->wait, &wait);
其过程通常可分为四步:
将进程添加到事件等待队列中;
置进程状态为TASK_INTERRUPTIBLE(或TASK_UNINTERRUPTIBLE);
在循环中检查等待条件是否满足,不满足则调用schedule(),满足了就退出循环;
将进程从事件等待队列中删除。
从"调度器工作流程"中我们知道,调度器会将处于休眠状态的进程从就绪队列中删除,而只有就绪队列中的进程才有可能被调度到。将该进程重新放到就绪队列中的动作是在事件发生时的"唤醒"过程中完成的。在以上所示的鼠标驱动中,鼠标中断将调用mousedev_event()函数,该函数的最后就会使用wake_up_interruptible()唤醒等待鼠标事件的所有进程。wake_up_interruptible()将最终调用try_to_wake_up()函数:
/* 节选自[kernel/sched.c] */
static inline int try_to_wake_up(struct task_struct * p, int synchronous)
{
unsigned long flags;
int success = 0;
spin_lock_irqsave(&runqueue_lock, flags);
p->state = TASK_RUNNING;
if (task_on_runqueue(p))
goto out;
add_to_runqueue(p); /* 添加到就绪队列中 */
if (!synchronous || !(p->cpus_allowed & (1 << smp_processor_id())))
reschedule_idle(p); /* 这种情况下调用wake_up(),synchronous总为0,此时,*/
/* 如果本CPU不适合运行该进程,则需要调用reschedule_idle()寻找合适的CPU */
success = 1;
out:
spin_unlock_irqrestore(&runqueue_lock, flags);
return success;
}
这时启动schedule()就是被动的了。
B. 被动式
在系统调用执行结束后,控制由核心态返回到用户态之前,Linux都将在ret_from_sys_call入口检查当前进程的need_resched值,如果该值为1,则调用schedule():
/* 节选自[arch/i386/kernel/entry.S] */
ENTRY(ret_from_sys_call)
cli
cmpl $0,need_resched(%ebx) #ebx中存放着current指针
jne reschedule
……
reschedule:
call SYMBOL_NAME(schedule)
jmp ret_from_sys_call #反复查询need_resched
因此,只需要设置当前进程(current)的need_resched,就有机会启动调度器。通常有如下几种场合会设置need_resched:
update_process_times(),由时钟中断触发,负责管理除0号进程(idle进程)以外的其他各个进程的时间片消耗。如果当前进程(SCHED_FIFO实时进程除外)的时间片用完了(counter==0),则设置need_resched为1;(注意:此时并不计算或重置counter值,这个工作在所有进程的时间片都耗完以后在schedule()中进行)
reschedule_idle(),此函数的功能在"调度器工作流程"一节中已经详细描述了,不过,最经常的调用者是在某一事件等待队列上休眠的进程的唤醒过程--wake_up_process()及其他一系列wake_up函数(见上"主动式调度");
sched_setscheduler()、sched_yield()系统调用,以及系统初始化(rest_init()中)、创建新进程(do_fork()中)等从语义上就希望启动调度器工作的场合。
由于启动schedule()的时机实际上由当前进程决定,因此设置了need_resched并不意味着就能及时调度,这也是"Linux内核不可抢占"的原因(详见下"Linux 2.4调度系统的一些问题"之"内核不可抢占")。