linux进程调度与进程切换1

Linux 进程调度是操作系统管理资源分配的核心机制之一，它决定了哪些进程能在何时获得CPU的使用权。本篇文章主要探讨Linux进程调度的两个主要类型——主动调度和被动调度，以及涉及的关键函数和流程。 1. 主动调度： 主动调度是指进程在运行过程中因自身行为触发的调度，比如进程调用`sleep()`或`exit()`函数进入休眠或结束状态。此时，进程会主动调用`schedule()`函数，将CPU使用权交还给操作系统。设备驱动程序在执行长任务时也可能调用`schedule()`，确保CPU时间不会过度集中在单一任务上。这种调度在用户空间是可见的，而在内核空间则可能是隐式的，通过受阻的系统调用实现。 2. 被动调度： 被动调度通常发生在以下情况：一是当前进程的时间片耗尽，时钟中断发生，系统会调用`ret_from_sys_call()`检查并可能执行调度；二是进程从中断、异常或系统调用返回用户态时，同样会触发调度。在这些情况下，调度由系统自动执行，不依赖于进程的行为。`schedule()`, `do_timer()`和`ret_from_sys_call()`三个函数共同参与了这一过程。`schedule()`负责选择新进程，`do_timer()`更新系统时间，`ret_from_sys_call()`在返回用户态前检查调度标志。 3. GDB追踪`schedule()`函数执行： 通过GDB调试工具，我们可以追踪`schedule()`函数的执行路径。当调度发生时，`schedule()`首先保存当前进程信息，然后调用`sched_submit_work()`检查进程状态和死锁情况。`__schedule()`函数是实际进行进程切换的地方，包括关闭内核抢占、保存当前进程、释放大内核锁、计算时间片等步骤。 4. `schedule()`函数分析： - 关闭内核抢占防止在调度期间被抢占。 - 保存当前进程`current`的状态到`prev`，并获取与当前CPU相关的运行队列`rq`。 - 如果`prev`持有大内核锁`kernel_sem`，则释放它，因为调度可能导致进程切换，不再需要锁。 - 通过`sched_clock()`获取当前时间戳`now`，并计算`prev`进程已使用的CPU时间片。 整个调度过程确保了系统的公平性和响应性，通过合理分配CPU资源，使得各个进程能高效运行。在多任务环境下，理解和掌握Linux的进程调度机制对于优化系统性能和编写高效的系统级代码至关重要。