小弟最近研究了一段时间的ARM Linux,想把进程管理方面的感受跟大家交流下,不对的地方多多指点
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Process Creation and Termination
Process Scheduling and Dispatching
Process Switching
Porcess Synchronization and support for interprocess communication
Management of process control block
--------from <Operating system:internals and design principles>
进程调度
Linux2.4.x是一个基于非抢占式的多任务的分时操作系统,虽然在用户进程的调度上采用抢占式策略,但是而在内核还是采用了轮转的方法,如果有个内核态的线程恶性占有CPU不释放,那系统无法从中解脱出来,所以实时性并不是很强。这种情况有望在Linux 2.6版本中得到改善,在2.6版本中采用了抢占式的调度策略。
内核中根据任务的实时程度提供了三种调度策略:
1. SCHED_OTHER为非实时任务,采用常规的分时调度策略;
2. SCHED_FIFO为短小的实时任务,采用先进先出式调度,除非有更高优先级进程申请运行,否则该进程将保持运行至退出才让出CPU;
3. SCHED_RR任务较长的实时任务,由于任务较长,不能采用FIFO的策略,而是采用轮转式调度,该进程被调度下来后将被置于运行队列的末尾,以保证其他实时进程有机会运行。
需要说明的是,SCHED_FIFO和SCHED_RR两种调度策略之间没有优先级上的区别,主要的区别是任务的大小上。另外,task_struct结构中的policy中还包含了一个SCHED_YIELD位,置位时表示该进程主动放弃CPU。
在上述三种调度策略的基础上,进程依照优先级的高低被分别调系统。优先级是一些简单的整数,它代表了为决定应该允许哪一个进程使用CPU的资源时判断方便而赋予进程的权值——优先级越高,它得到CPU时间的机会也就越大。
在Linux中,非实时进程有两种优先级,一种是静态优先级,另一种是动态优先级。实时进程又增加了第三种优先级,实时优先级。
1. 静态优先级(priority)——被称为“静态”是因为它不随时间而改变,只能由用户进行修改。它指明了在被迫和其它进程竞争CPU之前该进程所应该被允许的时间片的最大值(20)。
2. 动态优先级(counter)——counter 即系统为每个进程运行而分配的时间片,Linux兼用它来表示进程的动态优先级。只要进程拥有CPU,它就随着时间不断减小;当它为0时,标记进程重新调度。它指明了在当前时间片中所剩余的时间量(最初为20)。
3. 实时优先级(rt_priority)——值为1000。Linux把实时优先级与counter值相加作为实时进程的优先权值。较高权值的进程总是优先于较低权值的进程,如果一个进程不是实时进程,其优先权就远小于1000,所以实时进程总是优先。
在每个tick到来的时候(也就是时钟中断发生),系统减小当前占有CPU的进程的counter,如果counter减小到0,则将need_resched置1,中断返回过程中进行调度。update_process_times() 为时钟中断处理程序调用的一个子函数 :
void update_process_times(int user_tick)
{
struct task_struct *p = current;
int cpu = smp_processor_id(), system = user_tick ^ 1;
update_one_process(p, user_tick, system, cpu);
if (p->pid) {
if (--p->counter <= 0) {
p->counter = 0;
p->need_resched = 1;
}
if (p->nice > 0)
kstat.per_cpu_nice[cpu] += user_tick;
else
kstat.per_cpu_user[cpu] += user_tick;
kstat.per_cpu_system[cpu] += system;
} else if (local_bh_count(cpu) || local_irq_count(cpu) > 1)
kstat.per_cpu_system[cpu] += system;
}
Linux中进程的调度使在schedule()函数中实现的,该函数在下面的ARM汇编片断中被调用到:
/*
* This is the fast syscall return path. We do as little as
* possible here, and this includes saving r0 back into the SVC
* stack.
*/
ret_fast_syscall:
ldr r1, [tsk, #TSK_NEED_RESCHED]
ldr r2, [tsk, #TSK_SIGPENDING]
teq r1, #0 @ need_resched || sigpending
teqeq r2, #0
bne slow
fast_restore_user_regs
/*
* Ok, we need to do extra processing, enter the slow path.
*/
slow: str r0, [sp, #S_R0+S_OFF]! @ returned r0
b 1f
/*
* "slow" syscall return path. "why" tells us if this was a real syscall.
*/
reschedule:
bl SYMBOL_NAME(schedule)
ENTRY(ret_to_user)
ret_slow_syscall:
ldr r1, [tsk, #TSK_NEED_RESCHED]
ldr r2, [tsk, #TSK_SIGPENDING]
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