0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是调度?为什么要调度?

Linux爱好者 来源:人人都是极客 作者:布道师Peter 2021-06-15 15:18 次阅读

什么是调度?按照某种调度算法,从进程的ready队列中选择进程给CPU

为什么要调度?为了最大限度的利用CPU。

调度相关结构体

task_struct

我们先把task_struct中和调度相关的结构拎出来:

structtask_struct{ ...... /* *调度类。用 sched_class 对调度器进行抽象 *Stop调度器:stop_sched_class *Deadline调度器:dl_sched_class *RT调度器:rt_sched_class *CFS调度器:cfs_sched_class *IDLE-Task调度器:idle_sched_class */ conststructsched_class*sched_class; //CFS调度实体 structsched_entityse; //RT调度实体 structsched_rt_entityrt; ...... #ifdefCONFIG_CGROUP_SCHED //任务组(在每个CPU上都会维护一个CFS调度实体、CFS运行队列;RT调度实体,RT运行队列) structtask_group*sched_task_group; #endif //DL调度实体 structsched_dl_entitydl; ...... /* *进程的调度策略,有6种。 *限期进程调度策略:SCHED_DEADLINE。DL调度器 *实时进程调度策略:SCHED_FIFO,SCHED_RR。RT调度器 *普通进程调度策略:SCHED_NORMAL,SCHED_BATCH,SCHED_IDLE。CFS调度器 */ unsignedintpolicy; ...... }

struct sched_class 对调度器进行抽象,一共分为5类:

Stop调度器:优先级最高的调度类,可以抢占其他所有进程,不能被其他进程抢占;

Deadline调度器:使用红黑树,把进程按照绝对截止期限进行排序,选择最小进程进行调度运行;

RT调度器:为每个优先级维护一个队列;

CFS调度器:采用完全公平调度算法,引入虚拟运行时间概念;

IDLE-Task调度器:每个CPU都会有一个idle线程,当没有其他进程可以调度时,调度运行idle线程;

unsigned int policy 进程的调度策略有6种,用户可以调用调度器里的不同调度策略:

SCHED_DEADLINE:使task选择Deadline调度器来调度运行

SCHED_RR:时间片轮转,进程用完时间片后加入优先级对应运行队列的尾部,把CPU让给同优先级的其他进程;

SCHED_FIFO:先进先出调度没有时间片,没有更高优先级的情况下,只能等待主动让出CPU;

SCHED_NORMAL:使task选择CFS调度器来调度运行;

SCHED_BATCH:批量处理,使task选择CFS调度器来调度运行;

SCHED_IDLE:使task以最低优先级选择CFS调度器来调度运行;

poYBAGDIVWWAMF22AACYNvZY6Qs693.jpg

struct sched_entity se;采用CFS算法调度的普通非实时进程的调度实体

struct sched_rt_entity rt;采用Roound-Robin或者FIFO算法调度的实时调度实体

struct sched_dl_entity dl; 采用EDF算法调度的实时调度实体

分配给CPU的task,作为调度实体加入到运行队列中

runqueue 运行队列

structrq{ ...... //三个调度队列:CFS调度,RT调度,DL调度 structcfs_rqcfs; structrt_rqrt; structdl_rqdl; ...... //idle指向空闲内核线程,stop指向迁移内核线程 structtask_struct*curr,*idle,*stop; ...... }

三个调度队列:

struct cfs_rq cfs; CFS调度队列

struct rt_rq rt; RT调度队列

struct dl_rq dl; DL调度队列

每个CPU都有一个运行队列,每个运行队列中有三个调度队列,task作为调度实体加入到各自的调度队列中。

poYBAGDIVV-AJ649AABVFXQnG_4901.jpg

调度流程

调度的本质就是选择下一个进程来运行,调度的过程分为两步:

1. 设置调度标记

为CPU上正在运行的进程thread_info结构体里的flags成员设置TIF_NEED_RESCHED。

那么,什么时候设置TIF_NEED_RESCHED呢 ?

scheduler_tick 时钟中断

wake_up_process 唤醒进程的时候

do_fork 创建新进程的时候

smp_send_reschedule 负载均衡的时候

set_user_nice 修改进程nice值的时候

以上情况下都会通过 resched_curr 来设置进程thread_info结构体里的flags成员为TIF_NEED_RESCHED。以 scheduler_tick 和 wake_up_process 为例:

pYYBAGDIVViAM3cWAABGhURO9kM928.jpg

关于是否需要设置TIF_NEED_RESCHED的依据涉及到具体的调度算法,等我们讲到具体调度器时再详细讲。

2. 执行调度

kernel判断当前进程标记是否为TIF_NEED_RESCHED,是的话调用 schedule 函数切换上下文,kernel空间是可以关抢占的,user空间是无法关抢占的。抢占可分为内核态抢占和用户态抢占

用户态抢占

ret_to_user是系统调用,异常触发,中断处理完成后都会调用的函数。

pYYBAGDIVVKAYKjbAAA67mlirkU877.jpg

内核态抢占

poYBAGDIVUyAEmHHAAA3VA8ypkg836.jpg

进程切换上下文 context_switch

通过上面我们知道执行调度的时候发生在 _schedule 函数里。

重点是其中的两个函数,一个是选择需要切换任务的 pick_next_task,另外一个是完成进程上下文切换 context_switch。

关于选择task的策略涉及到不同的调度类,等我们讲到具体调度器的时候再展开,这里重点讲下上下文切换的函数 context_switch,进程上下文切换主要涉及到两部分主要过程:进程地址空间切换和处理器状态切换:

进程的地址空间切换

将下一个进程的pgd虚拟地址转化为物理地址存放在ttbr0_el1中(这是用户空间的页表基址寄存器),当访问用户空间地址的时候mmu会通过这个寄存器来做遍历页表获得物理地址。完成了这一步,也就完成了进程的地址空间切换,确切的说是进程的虚拟地址空间切换。

寄存器状态切换

其中x19-x28是arm64 架构规定需要调用保存的寄存器,可以看到处理器状态切换的时候将前一个进程(prev)的x19-x28,fp,sp,pc保存到了进程描述符的cpu_contex中,然后将即将执行的进程(next)描述符的cpu_contex的x19-x28,fp,sp,pc恢复到相应寄存器中,而且将next进程的进程描述符task_struct地址存放在sp_el0中,用于通过current找到当前进程,这样就完成了处理器的状态切换。

责任编辑:lq6

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 算法
    +关注

    关注

    23

    文章

    4438

    浏览量

    90552
  • 调度
    +关注

    关注

    0

    文章

    52

    浏览量

    10733

原文标题:Linux 进程管理之调度和进程切换

文章出处:【微信号:LinuxHub,微信公众号:Linux爱好者】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    FreeRTOS任务调度器的三种调度算法讲解(下)

    配置如下时,调度算法就会变成不带时间片的抢占式调度
    的头像 发表于 03-21 13:46 482次阅读
    FreeRTOS任务<b class='flag-5'>调度</b>器的三种<b class='flag-5'>调度</b>算法讲解(下)

    机器学习与PAWS相结合的性能感知系统简介

    整个算法分为预测和调度两个部分,其中预测主要基于每种负载的历史数据,统计其时序变化情况,以供调度器使用;调度则基于上述信息,结合新任务的特征情况,给出合理的调度决策。
    的头像 发表于 11-29 11:06 301次阅读
    机器学习与PAWS相结合的性能感知系统简介

    SCP线程模型特点

    线程 混合协作调度模型-调度在具有相同优先级的线程之间是协作的。 •无需锁 •使代码更简单,避免了死锁的情况。 •它消除了对执行上下文/RTOS的依赖,并防止了开销。 •事件在线程上下文中按顺序处理
    的头像 发表于 11-02 17:07 212次阅读
    SCP线程模型特点

    CDN调度策略介绍

    DNS 调度 基于请求端 local DNS 的出口 IP 归属地以及运营商的 DNS 调度。 DNS 调度的问题: DNS 缓存时间在 TTL 过期前是不会刷新的, 这样会导致节点异常的时候自动
    的头像 发表于 10-09 16:07 491次阅读

    液晶拼接屏显示系统方案

    “为适应调度指挥的需求,提高调度指挥效率及处理紧急突发事件的工作效率,更准确及时地进行各种警力的调配,增强指挥中心综合协调的指挥能力,在调度调度大厅设置大屏幕显示系统,作为集中信息显
    的头像 发表于 08-04 11:20 485次阅读
    液晶拼接屏显示系统方案

    什么是直放站

    机经光电转换,放大后,经由发射天线或泄漏电缆将信号发射出去或接收进来。 直放站按用途分,分为公网直放站(移动、联通、电信)、专网直放站(公安集群、铁路通信调度、地铁调度、调频广播)。 直放站主要有调频直放站
    的头像 发表于 06-29 14:08 822次阅读
    什么是直放站

    CDN常见的调度类型有哪些

    CDN通过调度的方式,选择最优节点为终端网民提供加速服务,那么调度方式显得尤为重要。在实际运用中,一般会采用4种调度类型,分别是DNS调度、HttpDNS、边缘302
    的头像 发表于 06-28 15:31 1007次阅读
    CDN常见的<b class='flag-5'>调度</b>类型有哪些

    含多微电网租赁共享储能的配电网博弈优化调度

     摘要:该文提出多微电网并网系统租赁共享储能组成微电网联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略,促进储能高效应用和新能源就地消纳,实现多主体利益共赢。以配电网为主体,以微电网联盟和共享储能运营商
    发表于 04-14 11:37 0次下载
    含多微电网租赁共享储能的配电网博弈优化<b class='flag-5'>调度</b>

    含多微电网租赁共享储能的配电网博弈优化调度(Matlab代码实现)

    据、文章讲解 1 概述 文献来源: 摘要:该文提出多微电网并网系统租赁共享储能组成微电网联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略,促进储能高效应用和新能源就地消纳,实现多主体利益共赢。以配电网为主
    发表于 04-14 11:05 3次下载
    含多微电网租赁共享储能的配电网博弈优化<b class='flag-5'>调度</b>(Matlab代码实现)

    智能调度模式是什么 智能调度的优缺点

    智能调度模式是一种通过先进的信息技术和智能算法实现电力系统智能化调度的方式。智能调度模式可以是中央调度模式,区域调度模式,分布式
    发表于 04-11 15:35 2746次阅读

    智能调度的好处 智能调度主要技术

    智能调度是一种运用先进的信息技术和算法进行电力系统优化管理和控制的方法,其好处主要包括以下几个方面:   1. 提升电网运行效率:智能调度可以实时监测电网各个节点的用电负荷和发电量等情况,进而
    发表于 04-11 15:18 1635次阅读

    智能调度什么意思 智能调度指标

    智能调度是指通过先进的计算机技术和智能化管理系统,对电力系统中的发电、输电、配电等各个环节进行智能化调度管理,以实现电力系统的高效、安全、稳定运行和优质供电。
    发表于 04-11 15:10 1945次阅读

    智能AGV调度系统

    AGV调度系统是AGV的中央监控和管理系统,可以等比例显示仓库地图,AGV运行线路,运行速度,电量监控,AGV状态异常,任务执行统计,异常记录, 远程分析。 凌鸟智能调度系统 调度系统具有先进的线路
    发表于 04-11 11:27 3次下载
    智能AGV<b class='flag-5'>调度</b>系统

    智能车间调度综述

    车间调度问题:车间调度问题是指如何在机器等资源有限的情况下,合理调度生产资源来安排车间生产任务,以满足一至多个优化目标的过程。 作业车间调度问题:一个加工系统有 M 台机器, 要求加
    发表于 04-11 10:52 0次下载
    智能车间<b class='flag-5'>调度</b>综述

    智能调度什么意思

    智能调度什么意思 智能调度intelligent scheduling又称基于知识的调度(knowledge-based scheduling),是人工智能和智能控制感兴趣的研究领域之一。现实
    发表于 04-10 17:34 724次阅读