linux排程器(四) 主排程器與CFS

2021-07-05 04:30:18 字數 3725 閱讀 2550

當核心從系統呼叫返回,或者從中斷處理程式返回,核心都會檢查當前程序是否設定了tif_need_resched標誌;或者程序主動放棄cpu時(sched_yield,sleep或者收到sigstop,sigttop訊號)都會進入主排程器。同樣的我們先看一下主排程的框架部分,該部分就是sched.c:schedule(void):

關閉核心搶占

如果程序之前是不可執行並且被核心搶占了,那麼如果它現在有非阻塞訊號,則將它的狀態改為task_running而且不移出就緒佇列,否則該程序(不可執行)從就緒佇列中取出

deactivate_task

判斷是否要進行負載均衡(當前執行隊列為空)

通知排程器類將當前(活動)程序將被其它程序替換掉(

put_prev_task)

選擇下乙個將要被執行的程序(

pick_next_task),並清除前乙個程序的

tif_need_resched

進行上下文切換(context_switch)

重新計算新程序所在的cpu及rq,即為當前cpu(因為新的程序之前可能在不同的cpu上執行了,同樣老的程序喚醒時也是所這裡開始)

如果新的程序也被設定了tif_need_resched,則再次排程

大體過程如下圖:

圖 schedule與cfs的互動

deactivate_task

:該函式最終呼叫cfs的dequeue_task_fair,並且將程序的p->se.on_rq置0,表示該程序不在執行佇列裡。

dequeue_task_fair

對於非組排程的話就是呼叫dequeue_entity更新執行程序的資訊update_curr,把該se從buddies中去掉(clear_buddies,見後面的分析),如果這個se不是正在執行的程序則把該se從執行佇列的紅黑樹上刪除掉(執行的程序已經不存在紅黑樹裡),置se->on_rq = 0,並且減少執行列隊的相應load(update_cfs_load:這裡更新的是統計值的load,account_entity_dequeue這個才是真正更新跟程序排程相關的cfs_rq->load)及se的weight(update_cfs_shares)其它統計資訊(注意:當se出隊時如果它不是dequeue_sleep必須把vruntime標準化se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime,否則就不需要標準化,

這裡不是很明白?

)。對於組排程,它從當前程序開始dequeue_entity,如果它的父group load為0,那麼說明這個父group也應該被

dequeue_entity

,直到不為0(該group有其它程序就緒)的祖先group為止,到這裡就把從葉子(當前程序)到該程序向上遞迴load為空的父group都出隊了;然後再更新從這個非空的父group到根的其餘group se的load(這裡只是更新統計的load update_cfs_load,而cfs_rq的load因為只記錄它本層的se的load之和不遞迴,所以不需要再更新該load),shares及h_nr_running統計,因為它們下層的se已經被出佇列了。另外,所有被dequeue的se的on_rq被置為0

put_prev_task_fair

不可執行

的程序從執行佇列中刪除掉,而

put_prev_task_fair

主要是通知cfs當前程序將會被排程出去了,如果當前程序已經不是可執行程序(on_rq=0),

那麼這個函式只會把當前

cfs_rq->curr

置為null

,表示當前cfs_rq沒有程序正在執行,否則如果當前程序還是可執行的那麼還需要對它的狀態進行更新:update_curr更新它的實質物理執行時間,虛擬時間及它從現在開始就是進入等待的時間,並且再次將該程序重新入佇列(__enqueue_entity當前程序還是可執行狀態)。對於組排程同樣的需要更新從該程序到它的根group的所有se,包括每個se的執行時間(這裡的執行時間並不是代表它在cpu的執行時間,而是由它的下級執行時間的乙個反映),至於每個層次的se都把它的cfs_rq->curr置為null是因為:在乙個cpu上某一時刻只有乙個程序在執行,當當前執行要被排程出去的時候,也代表了它的所有上層group在這個cpu上將被排程出去(對於group這只是乙個理論概論,它並不會真正在cpu上執行,只是為了與真正task統一起來才有這個標誌,表示當它的葉子task在cpu上執行;同樣的,當某group的葉子被排程[執行]時,它的所有上層group在它所在的執行佇列裡也被表示為執行的)。

pick_next_task

:挑選乙個最需要執行的程序來執行。如果當前佇列的等待執行的程序總數等於cfs等待的數目,那麼就直接從cfs中挑選乙個,否則從高優先策略的排程類中挑選乙個程序來執行。這裡我們直接看cfs的pick_next_task_fair(這裡從根的cgroup開始一層一層往左邊找):通過

pick_next_entity

從當前層的cfs_rq判斷哪個se將被取出,它採用這樣的優先順序(從高到低)——已經被要求執行的se(cfs_rq->next,即next要求搶占),上乙個執行的se(cfs_rq->last),不是被skip的se,而且這三個優先順序都還需要滿足——它們比起cfs_rq最左邊的se更需要先被執行(wakeup_preempt_entity,它們的虛擬執行時間小於最左邊的虛擬執行時間,或者比最左邊再執行最小執行時間後的新的虛擬時間還小,減少不必要的切換);這樣就能選出乙個合適的se;然後呼叫set_next_entity將該se設定為當前cfs_rq上正在執行的程序:如果這個se還在執行佇列裡則更新它的等待結束時間,及出佇列(執行程序不應該放在就緒佇列裡,注這裡呼叫的是__dequeue_entity而不是

dequeue_entity

,後者是把這可執行的se出佇列並需要更新nr_running--,on_rq=0等,而前者是不需要的,即執行的程序雖然不在紅黑樹裡,但是se->nr_rq還是等於1,cfs_rq->nr_running還是包括這個執行的程序);更新開始執行的時鐘,將cfs_rq->curr置為該se。對於非組排程這樣就能把該se的task返回;而對於組排程其實也很簡單,如果pick_next_entity取得的是乙個group的話,那麼再從它的執行佇列裡se->my_q裡選出乙個合適的se出來,直到該se是非group,而且這些group的se所在的cfs_rq也會把curr置為當前遞迴的group se(這也是我們上面說的put_prev_entity的反操作)。

總之,schedule是為了完成從prev程序切換到next程序的過程,如果prev是不可執行的並且沒收到訊號那麼應該先把它從執行佇列裡去掉(deactivate_task),注意此時還是它占用的cpu所以還需要更新它的執行時間(update_curr);然後告訴cfs該prev將要被排程出去了,此時也是需要考慮它是否是可執行的狀態,還是不可執行狀態,如果是不可執行狀態,那麼上面它已經被從執行佇列中去掉,並且on_rq的標誌也被清0,所以只需要把cfs_rq->curr置為null就可以了,否則就是它是可執行的,那麼首先也是先更新它的執行時間update_curr,然後把它重新放到執行佇列裡(當前執行的程序是不在執行佇列裡的),最後同樣把cfs_rq->curr置為null;接著從cfs裡挑選乙個合適的程序來執行,一些比較優先考慮的程序被儲存在buddies(next,last),所以它先從這些裡及最左篩選,篩選後把該se從執行佇列中出隊,相應的最後需要把cfs_rq->curr置為當前被篩選出來的se,表示該se是當前cfs_rq上執行的se。

這樣我們就把排程器兩個主要部件介紹完了,下面介紹到task建立時的排程器對新任務的初始化過程。我們估且把該過程稱為程序排程初始化,下面我們就來分析該過程。

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