普通进程:

  采用动态优先级来调度

  调度程序周期性地修改优先级(避免饥饿)

实时进程:

  采用静态优先级来调度

  由用户预先指定,以后不会改变

静态优先级:

  进程创建时指定或由用户修改。

动态优先级:

  在进程运行期间可以按调度策略改变。

  非实时进程采用动态优先级,由调度程序计算

  只要进程占用CPU,优先级就随时间流失而不断减小。

  task_struct的counter表示动态优先级

 

调度策略(结合task_struct结构)

task_struct ->policy指明进程调度策略

#define SCHED_OTHER  //普通的分时进程

#define SCHED_FIFO  //实时进程

#define SCHED_RR  //实时进程

 

实时进程:

  SCHED_FIFO(先进先出):

    当前实时进程一直占有CPU直至退出或堵塞或被抢占

    堵塞后再就绪时被添加到同优先级队列的末尾

  SCHED_RR(时间片轮转):

    与其它实时进程以Round-Robin方式共同使用CPU。

    确保同优先级的多个进程能共享CPU

 

非实时进程(普通进程):

  SCHED_OTHER(动态优先级)

  counter成员表示动态优先级

 

调度策略的改变:

  系统调用sched_setscheduler()改变调度策略

  实时进程的子孙进程也是实时进程

 

进程调度的依据

task_struct:

  policy:

    进程的调度策略,用来区分实时进程和普通进程

    SCHED_OTHER(0) || SCHED_FIFO(1) || SCHED_RP(2)

  priority:

    进程(包括实时和普通)的静态优先级

  rt_priority:

    实时进程特有的优先级:rt_priority+1000

  counter:

    进程能连续运行的时间

 

动态优先级与counter:

  counter值的含义:

    进程能连续运行的时间,单位是时钟滴答tick

      时钟中断周期tick为10ms,若counter = 60,则能连续运行600ms

    较高优先级的进程一般counter较大

    一般把counter看作动态优先级

  counter的初值与priority有关

    普通进程创建时counter的初值为priority的值

  counter的改变:

    时钟中断tick时,当前进程的counter减1,直到为0被堵塞

  子进程创建的时候counter:

    创建子进程的counter是父进程的一半

 

调度时机:

  中断处理过程中直接调用schedule()

    时钟中断,I/O中断,系统调用和异常

    内核被动调动的情形

  中断处理过程返回用户态时直接调用schedule()

    必须根据need_resched标记

  内核线程可直接调用schedule()进行进程切换

    内核主动调度的情形

  用户态进程只能通过陷入内核后在中断处理过程中被动调度

    必须根据need_resched标记

进程切换:

  概念:

    内核挂起当前CPU上的进程并恢复之前挂起的某个进程

    任务切换,上下文切换

  与中断上下文的切换有差别:

    中断前后在同一程序上下文中,只是用户态转向内核态执行

  进程上下文包含了进程执行需要的所有信息:

    用户地址空间:包括程序代码。数据,用户堆栈

    控制信息:进程描述符,内核堆栈等

    硬件上下文(注意中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同)

 

进程调度和切换的流程:

  schedule()函数:

    选择新进程next = pick_next_task(rq,prev);//进程调度算法

    调用宏context_swittch(rq,prev,next); //切换进程上下文

      prev:当前进程,next:被调度的新进程

      调用switch_to(prev,next) 切换上下文

 

两个进程A,B切换的基本过程:

  1.正在运行的用户态进程A

  2.发生中断(譬如时钟中断)

    保存current当前进程的cs:eip/esp/eflags到内核堆栈

    从内核堆栈装入ISR中断服务列程的cs:eip和ss:esp

  3.SAVE_ALL //保存现场,已进入内核中断处理过程

  4.中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()

    其中的switch_to做了进程上下文切换

  5.运行用户态进程B(B曾经通过以上步骤被切换出去)

  6.RESTORE_ALL //恢复现场

  7.iret //中断返回 pop cs:eip/ss:esp/eflags

  8.继续运行用户态进程A