文章目录
- 1.Linux进程类型
- 2.Linux进程的优先级
- 3.调度策略(结合task_struct结构)
- 4.进程调度的依据:task_struct
- 5.动态优先级与counter
- 6.调度时机
- 6.进程切换
- 7.进程调度和切换的流程
1.Linux进程类型
- 普通进程
(1)采用动态优先级来调度
(2)调度程序周期性地修改优先级(避免饥饿) - 实时进程
(1)采用静态优先级来调度
(2)由用户预先指定,以后不再改变
2.Linux进程的优先级
- 静态优先级
进程创建时指定或者由用户修改 - 动态优先级
在进程运行期间,可以按照调度策略改变;
非实时进程采用动态优先级,由调度程序计算;
只要进程占用CPU,优先级就随着时间流逝而不断减小;
task_struct的counter表示动态优先级;
3.调度策略(结合task_struct结构)
- task_struct->policy:指明进程调度策略
- 实时进程的调度策略
(1)SCHED_FIFO(先进先出)
当前实时进程一直占用CPU直到退出或者阻塞或者被抢占;
阻塞后再就绪时,被添加到同优先级队列的末尾;
(2)SCHED_RR(时间片轮转)
与其它实时进程以Round-Robin方共同使用CPU;
确保同优先级的多个进程能共享CPU; - 普通进程(非实时进程)的调度策略
SCHED_OTHER(动态优先级)
counter成员表示动态优先级 - 调度策略的改变
(1)系统调用sched_setscheduler()改变调度策略
(2)实时进程的子孙进程也是实时进程
4.进程调度的依据:task_struct
- policy
进程的调度策略,用来区分实时进程和普通进程;
SCHED_OTHER(0) || SCHED_FIFO(1) || SCHED_RR(2) - priority
进程(实时和普通)的静态优先级 - rt_priority
实时进程特有的优先级:rt_priority+1000 - counter
进程能连续运行的时间
5.动态优先级与counter
- counter值的含义
(1)进程能连续运行的时间,单位是时钟滴答tick:
时钟中断周期tick为10ms,若counter=60,则能连续运行600ms
(2)较高优先级的进程一般counter较大
(3)一般把counter看作动态优先级 - counter的初值与priority有关
(1)普通进程创建时,counter的初值为priority - counter的改变
始终中断tick时,当前进程的counter减1,直到为0被阻塞 - 子进程新建时的counter
新建子进程counter从父进程时间片counter中继承一半,目的是:防止用户无限制地创建后代进程而长期占有CPU资源
6.调度时机
- 中断处理过程中直接调用schedule( )
这是内核被动调度,中断由内核完成,什么时候完成中断由内核决定;
时钟中断、I/O中断/系统调用和异常;
内核被动调度的情形; - 中断处理过程返回用户态时,直接调用schedule()
必须根据need_resched标记;need_resched表示需要调度的意思 - 内核线程可以直接调用schedule()进程进程切换
内核主动调度的情形 - 用户态进程只能通过陷入内核后,在中断处理过程中被动调度
必须根据need_resched标记
6.进程切换
- 概念:
(1)进程挂起当前CPU上的进程并恢复之前挂起的某个进程
(2)任务切换,上下文切换 - 进程切换与中断上下文切换的差别
中断前后在同一进程上下文中,只是用户态转向内核态执行 - 进程上下文包含了进程执行需要的所有信息
(1)用户地址空间:程序代码段,数据段,用户堆栈等
(2)控制信息:进程描述符,内核堆栈等
(3)硬件上下文(注意:中断也要保存上下文,只是保存的方法不同)
7.进程调度和切换的流程
- schedule()函数
(1)选择新进程next=pick_next_task(rq,prev);//进程调度算法
(2)调用宏context_switch(rq,prev,next)切换进程上下文,
prev表示旧进程,next表示需要切换的新进程(被调度的新进程);
调用switch_to(prev, next)切换上下文; - 两个进程A,B切换的基本过程如下
(1)正在运行的用户态进程A
(2)发生中断(eg:时钟中断)
保存current当前进程的cs:eip/esp/eflags到内核堆栈(即:将当前进程的上下文保存到内核堆栈里面)
从内核堆栈装入ISR中断服务例程的cs:eip(入口地址)和ss:esp(堆栈);
(3)SAVE_ALL//保存现场,已进入内核中断处理过程
(4)中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()(即:将进程B选择为新的进程)
其中的switch_to做了进程的上下文切换
(5)运行用户态进程B(因为B曾经通过以上的步骤被切换出去过),此时进程B放到了CPU中
(6)RESTORE_ALL//恢复现场
(7)iret//中断返回pop cs:eip/esp/eflags
(8)继续运行用户态进程A