實時排程類

2022-06-15 18:18:08 字數 2382 閱讀 6715

按照posix標準的強制要求,除了「普通」程序之外, linux還支援兩種實時排程類。排程器結構使得實時程序可以平滑地整合到核心中,而無需修改核心排程器,這顯然是排程類帶來的好處。

現在比較適合於回想一些很久以前討論過的事實。實時程序的特點在於其優先順序比普通程序高,對應地,其static_prio值總是比普通程序低,如圖2-14所示。 rt_task巨集通過檢查其優先順序來證實給定程序是否是實時程序,而task_has_rt_policy則檢測程序是否關聯到實時排程策略。

實時程序與普通程序有乙個根本的不同之處:如果系統中有乙個實時程序且可執行,那麼排程器總是會選中它執行,除非有另乙個優先順序更高的實時程序。

現有的兩種實時類,不同之處如下所示。

很明顯,如果實時程序編寫得比較差,系統可能變得無法使用。只要寫乙個無限迴圈,迴圈體內不進入睡眠即可。在編寫實時應用程式時,應該多加小心。

實時程序的排程類定義如下:

kernel/sched-rt.c

const struct sched_class rt_sched_class = ;
實時排程器類的實現比完全公平排程器簡單。大約只需要250行**,而cfs則需要1100行!

kernel/sched.c

struct rq
就緒佇列非常簡單,鍊錶就足夠了:

kernel/sched.c

struct rt_prio_array ;

struct rt_rq ;

具有相同優先順序的所有實時程序都儲存在乙個鍊錶中,表頭為active.queue[prio],而active.bitmap點陣圖中的每個位元位對應於乙個鍊錶,凡包含了程序的鍊錶,對應的位元位則置位。如果鍊錶中沒有程序,則對應的位元位不置位。圖2-23說明了具體情形。

實時排程器類中對應於update_cur的是update_curr_rt,該函式將當前程序在cpu上執行花費的時間記錄在sum_exec_runtime中。所有計算的單位都是實際時間,不需要虛擬時間。這樣就簡化了很多。

程序的入隊和離隊都比較簡單。只需以p->prio為索引訪問queue陣列queue[p->prio],即可獲得正確的鍊錶,將程序加入鍊錶或從鍊錶刪除即可。如果佇列中至少有乙個程序,則將點陣圖中對應的位元位置位;如果佇列中沒有程序,則清除點陣圖中對應的位元位。請注意,新程序總是排列在每個鍊錶的末尾。

兩個比較有趣的操作分別是,如何選擇下乙個將要執行的程序,以及如何處理搶占。首先考慮pick_next_task_rt,該函式放置選擇下乙個將執行的程序。其**流程圖在圖2-24給出。

sched_find_first_bit是乙個標準函式,可以找到active.bitmap中第乙個置位的位元位,這意味著高的實時優先順序(對應於較低的核心優先順序值),因此在較低的實時優先順序之前處理。取出所選鍊錶的第乙個程序,並將se.exec_start設定為就緒佇列的當前實際時鐘值,即可。

週期排程的實現同樣簡單。sched_fifo程序最容易處理。它們可以執行任意長的時間,而且必須使用yield系統呼叫將控制權顯式傳遞給另乙個程序:

kernel/sched.c

static void task_tick_rt(struct rq *rq, struct task_struct *p)

{update_curr_rt(rq);

/** 迴圈程序需要一種特殊形式的時間片管理。

* 先進先出程序沒有時間片。

*/if (p->policy != sched_rr)

return;

...

如果當前程序是迴圈程序,則減少其時間片。在尚未超出時間段時,沒什麼可作的,程序可以繼續執行。計數器歸0後,其值重置為def_timeslice,即100 * hz / 1000,亦即100毫秒。如果該程序不是鍊錶中唯一的程序,則重新排隊到末尾。通過用set_tsk_need_resched設定tif_need_resched標誌,照常請求重排程:

為將程序轉換為實時程序,必須使用sched_setscheduler系統呼叫。這裡不詳細討論該函式了,因為它只執行了下列簡單任務。

如果程序此前不在任何就緒佇列上,那麼只需要設定排程類和新的優先順序數值。停止程序活動和重啟用則是不必要的。

要注意,只有具有root許可權(或等價於cap_sys_nice)的程序執行了sched_setscheduler系統呼叫,才能修改排程器類或優先順序。否則,下列規則適用。

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