本文原文地址：

https://devarea.com/understanding-linux-kernel-preemption/#.XrKLcfnx05k

作者：Liran B.H

译者：宋宝华

当配置Linux内核的时候，我们可以选择一些参数，这些参数能影响系统的行为。你可以用不同的优先级、调度类和抢占模型来工作。正确地选择这些参数是非常重要的。

本文将论述不同的抢占模型如何影响用户和系统的行为。

当你使用 make menuconfig配置内核的时候，你能看到这样的菜单：

为了深入理解这三个抢占模型的区别，我们将写一个案例：

• 2个线程，一个高优先级RT（50），一个低优先级RT（30）

• 高优先级的线程要睡眠3秒

• 低优先级的线程用CPU来做计算

• 3秒后高优先级线程唤醒。

如果低优先级的线程陷入系统调用，高优先级的线程睡眠到期，究竟会发生什么？下面我们来一种模型一种模型地看。

No Forced Preemption

这种情况下，上下文切换发生在系统调用返回用户空间的点。案例如下：

• 2个线程，一个高优先级RT（50），一个低优先级RT（30）

• 高优先级的线程要睡眠3秒

• 低优先级的线程进入系统调用计算5秒

• 5秒后低优先级线程从内核系统调用返回

• 高优先级线程将醒来（但是比预期迟了2秒）。

内核代码，简单的字符设备：

读里面delay了5秒， 注意mdelay是一个计算型的busy-loop。

用户空间代码如下：

实验步骤：

• 高优先级线程开始睡眠3秒

• 低优先级线程睡眠1秒然后做系统调用

• 高优先级线程6秒后醒来（stop和start的时间差）

Preemptible Kernel

这种情况内核里面也可以抢占，意味着上述程序里面的高优先级线程3秒后可醒来。

这种情况下，系统会有更多的上下文切换，但是实时性更加好。对于要求软实时的嵌入式系统而言，这个选项是最佳的。但是对于服务器而言，通常第一个选项更好——更少的上下文切换，更多的CPU时间用作有用功。

运行结果（stop、start时间差3秒）：

Voluntary Kernel Preemption

这种情况和第一种情况"no forced preemption"类似，但是内核开发者可以在进行复杂操作的时候，时不时检查一下是否可以reschedule。他们可以调用might_resched()函数。

在下面的代码中，我们添加了一些检查点（check point）

如果我们把might_resched()注释掉，它会delay 7秒。

添加cond_resched()调用将导致系统检查是否有高优先级的任务被唤醒，这样高优先级任务5秒可以醒来（其中1秒在systemcall之前，另外4秒在kernel）。

运行结果：

Full Real Time Preemption

如果我们使能RT补丁，我们会得到一个硬实时的kernel。这意味着任何代码可以抢占任何人。比如一个更加紧急的任务可以抢占中断服务程序ISR。这个patch进行了如下改动：

• 把中断服务程序转化为优先级是50的RT线程

• 把softIRQ转化为优先级是49的RT线程

• 把所有的spinlock变成mutex

• 高精度定时器

• 其他的细小改动

  
  

打补丁后会看到2个新增的菜单：

其中 “Preemptible Kernel (Basic RT)” 是为了调试目的的，为了全面使用RT补丁的功能，我们应该选择最后一项 – Fully Preemptible Kernel。这样我们会有更多的上下文切换，但是可以满足RT的实时要求。

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