Linux 进程管理之调度和进程切换知识点

调度相关结构体

task_struct

• struct sched_class 对调度器进行抽象，一共分为5类：

1. 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；
2. 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；
3. RT调度器：为每个优先级维护一个队列；
4. CFS调度器：采用完全公平调度算法，引入虚拟运行时间概念；
5. 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：

1. SCHED_DEADLINE：使task选择Deadline调度器来调度运行
2. 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；
3. 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；
4. SCHED_NORMAL：使task选择CFS调度器来调度运行；
5. SCHED_BATCH：批量处理，使task选择CFS调度器来调度运行；
6. SCHED_IDLE：使task以最低优先级选择CFS调度器来调度运行；

• 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 struct rq {
......

//三个调度队列：CFS调度，RT调度，DL调度
struct cfs_rq cfs;
struct rt_rq rt;
struct dl_rq dl;

......
//idle指向空闲内核线程, stop指向迁移内核线程
struct task_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

调度流程

• 1. 设置调度标记

1. scheduler_tick 时钟中断
2. wake_up_process 唤醒进程的时候
3. do_fork 创建新进程的时候
4. smp_send_reschedule 负载均衡的时候
5. set_user_nice 修改进程nice值的时候

• 2. 执行调度

1. 用户态抢占

1. 内核态抢占

进程切换上下文 context_switch

• 进程的地址空间切换

• 寄存器状态切换