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內(nèi)核中的調(diào)度算法在不斷變化，2.4內(nèi)核中的調(diào)度器是在所有的進(jìn)程中選擇優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程，2.6內(nèi)核前期的調(diào)度器是基于O(1)算法的，而 2.6.23版本之后的內(nèi)核采用CFS調(diào)度算法，并同時(shí)對(duì)調(diào)度器進(jìn)行了比較大的改善。內(nèi)核主要是引入了調(diào)度器類(lèi)來(lái)增加調(diào)度器的可擴(kuò)展性。調(diào)度器類(lèi)將各種調(diào) 度策略模塊化，封裝了對(duì)不同調(diào)度策略的具體實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)核中對(duì)進(jìn)程調(diào)度的方法有兩種，其一為周期性調(diào)度器（generic scheduler），它對(duì)進(jìn)行進(jìn)行周期性的調(diào)度，以固定的頻率運(yùn)行；其二為主調(diào)度器（main scheduler），如果進(jìn)程要進(jìn)行睡眠或因?yàn)槠渌蛑鲃?dòng)放棄CPU，那么就直接調(diào)用主調(diào)度器。

內(nèi)核的主調(diào)度器是通過(guò)schedule()實(shí)現(xiàn)的，該函數(shù)的主要工作就是挑選下一個(gè)應(yīng)該被調(diào)度的進(jìn)程next。
該函數(shù)首先禁止內(nèi)核搶占，并且依次獲取當(dāng)前CPU編號(hào)cpu、當(dāng)前CPU對(duì)應(yīng)的運(yùn)行隊(duì)列rq、當(dāng)前進(jìn)程的切換次數(shù)switch_count以及當(dāng)前進(jìn)程的描述符prev。

1	asmlinkage void __sched schedule(void)

2

{

3	????struct task_struct *prev, *next;

4	????unsigned long *switch_count;

5	????struct rq *rq;

6	????int cpu;

7

?

8	need_resched:

9	????preempt_disable();

10	????cpu = smp_processor_id();

11	????rq = cpu_rq(cpu);

12	????rcu_sched_qs(cpu);

13	????prev = rq->curr;

14	????switch_count = &prev->nivcsw;

15

?

16	????release_kernel_lock(prev);

17	need_resched_nonpreemptible:

18

?

19	????schedule_debug(prev);

20

?

21	????if (sched_feat(HRTICK))

22	????????hrtick_clear(rq);

接下來(lái)通過(guò)update_rq_clock()更新就緒隊(duì)列上的時(shí)鐘，接著通過(guò)clear_tsk_need_resched()清除當(dāng)前進(jìn)程prev的重新調(diào)度標(biāo)志TIF_NEED_RESCHED。

1	raw_spin_lock_irq(&rq->lock);

2	update_rq_clock(rq);

3	clear_tsk_need_resched(prev);

如果當(dāng)前進(jìn)程是可中斷睡眠狀態(tài)（可運(yùn)性狀態(tài)TASK_RUNNING宏的值為0），但它卻收到了某個(gè)喚醒它的信號(hào)，那么當(dāng)前進(jìn)程的標(biāo)志被更新為T(mén)ASK_RUNNING,等待再次被調(diào)度。否則，通過(guò)deactivate_task()將當(dāng)前進(jìn)程prev從就緒隊(duì)列中刪除。

這里的deactivate_task()根據(jù)調(diào)度類(lèi)的不同實(shí)現(xiàn)也有所不同，但這些差異對(duì)主調(diào)度器是透明的，因?yàn)檎{(diào)度器類(lèi)在各種調(diào)度實(shí)例和調(diào)度器之間起到了連接作用。該函數(shù)的核心語(yǔ)句即為：

1	p->sched_class->dequeue_task(rq, p, sleep);

sched_class是進(jìn)程描述符中描述當(dāng)前進(jìn)程所屬調(diào)度類(lèi)的字段，通過(guò)這個(gè)字段回調(diào)鉤子函數(shù)dequeue_task()。

1	if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) {

2	????if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev)))

3	????????prev->state = TASK_RUNNING;

4

????else

5	????????deactivate_task(rq, prev, 1);

6	????switch_count = &prev->nvcsw;

7

}

8

?

9	pre_schedule(rq, prev);

10

?

11	if (unlikely(!rq->nr_running))

12	????idle_balance(cpu, rq);

通過(guò)put_prev_task()將prev進(jìn)程重新插入到就緒隊(duì)列合適的位置中。再通過(guò)pick_next_task()在當(dāng)前的就緒隊(duì)列中挑選下一個(gè)應(yīng)該被執(zhí)行的進(jìn)程next。這兩個(gè)函數(shù)都屬于調(diào)度器類(lèi)中的鉤子函數(shù)，它們的具體實(shí)現(xiàn)根據(jù)調(diào)度實(shí)例的不同而不同。

1	put_prev_task(rq, prev);

2	next = pick_next_task(rq);

有時(shí)候，調(diào)度器所選的下一個(gè)被執(zhí)行的進(jìn)程恰好就是當(dāng)前進(jìn)程，那么調(diào)度器就不必耗費(fèi)精力去執(zhí)行上下文切換，但這種情況不是經(jīng)常發(fā)生的。如果prev和 next不是同一個(gè)進(jìn)程，那么先通過(guò)sched_info_switch()更新兩個(gè)進(jìn)程描述符的相關(guān)字段，并且更新可運(yùn)行隊(duì)列的相關(guān)字段。

接下來(lái)調(diào)用context_switch()進(jìn)行prev和next兩個(gè)進(jìn)程的上下文切換，該函數(shù)由一段匯編代碼組成。

1	if (likely(prev != next)) {

2	????sched_info_switch(prev, next);

3	????perf_event_task_sched_out(prev, next);

4

?

5	????rq->nr_switches++;

6	????rq->curr = next;

7	????++*switch_count;

8

?

9	????context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */

10

????/*

11	?????* the context switch might have flipped the stack from under

12	?????* us, hence refresh the local variables.

13

?????*/

14	????cpu = smp_processor_id();

15	????rq = cpu_rq(cpu);

16

} else

17	????raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);

切換完畢后，當(dāng)前的進(jìn)程就是新選擇的進(jìn)程，它會(huì)開(kāi)始執(zhí)行。而被切換出去的進(jìn)程重新運(yùn)行時(shí)會(huì)從切換函數(shù)的下一條語(yǔ)句開(kāi)始執(zhí)行。

1	????post_schedule(rq);

2

?

3	????if (unlikely(reacquire_kernel_lock(current) < 0)) {????? prev = rq->curr;

4	????????switch_count = &prev->nivcsw;

5	????????goto need_resched_nonpreemptible;

6

????}

7

?

8	????preempt_enable_no_resched();

9	????if (need_resched())

10	????????goto need_resched;

11

}

根據(jù)上述對(duì)主調(diào)度器函數(shù)源碼的分析，可以總結(jié)出主調(diào)度器的主要功能如下：

1.獲取當(dāng)前進(jìn)程的描述符以及本地CPU的運(yùn)行隊(duì)列

2.將當(dāng)前進(jìn)程prev放入可運(yùn)行隊(duì)列中，等待下一次被重新調(diào)度

3.在當(dāng)前的可運(yùn)行隊(duì)列中選取下一個(gè)被調(diào)度的新進(jìn)程next

4.從當(dāng)前進(jìn)程切換到新進(jìn)程

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/u/174242/blog/72938

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于CFS算法的schedule()源码分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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