14 进程调度

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14 进程调度

2023-04-29 12:59:37 来源：博客园

进程调度的原因：

一是CPU同一时刻只能运行一个进程，并且CPU 的个数总是少于进程个数，就需要让进程共用一个CPU；二是当一个进程拿不到资源时就应该让出CPU，否则会一直霸占CPU；

(资料图)

1、管理进程：

进程的生命周期：

进程的状态：运行、睡眠、等待、新建、僵死；

组织进程：

设计思想：链表数据结构，一个优先级对应一个链表头；

schedclass_t 结构是一个总的全局结构，其中包含一个schdata_t结构数组，大小根据CPU数量决定，每个schdata_t 结构，包含一个进程优先级大小的thrdlst_t 结构数组，挂载进程；

管理进程初始化：

init_krlsched 函数：初始化schedclass_t 结构实例，调用schedclass_t_init 函数，逐级初始化上述的三个结构数组；

init_krlsched 函数被内核功能层的入口函数init_krl 函数调用；

2、实现进程调度器：

停止运行当前进程，让CPU开始执行另一个进程；

进程调度器入口：

krlschedul接口函数：调用krlsched_retn_currthread 函数返回当前运行进程，接着调用 krlsched_select_thread 函数选择下一个运行的进程；最后调用save_to_new_context 函数从当前进程切换到下一个进程；

获取当前运行进程：

krlsched_retn_currthread 函数，先得到是哪个CPU的cpuid，借此通过获取数据结构中sda_currtd 成员得到当前运行的进程；

选择下一个进程：

这是进程调度算法的核心：关乎进程的吞吐量、能否及时响应请求、CPU的利用率、各个进程之间运行获取资源的公平性；

cosmos系统选择简单的一个调度算法：优先级高的作为下一个进程；

krlsched_select_thread 函数：从最高优先级开始扫描，若当前优先级的链表不为空，取出该链表下的第一个进程，执行脱链，旧的当前进程先挂入链表尾，再将新的当前进程挂入tdl_curruntd 字段；

若扫描到最后，也没有找到进程，就返回默认的空转进程；

获取空转进程：

空转进程的必要性：调度器的功能必须是从一个切换到另一个进程，若没有下一个进程，且上一进程又不能运行，系统将停止运行；

krlsched_retn_idlethread 函数，与获取当前进程函数设计一样，只不过获取的schdata_t 结构中的sda_cpuidle 空转进程；

进程切换：

进程在内核中的函数调用路径：通俗讲就是一个进程中的函数层层调用，直到调用进程调度器函数，中间的调用函数顺序就是函数调用路径；通过栈保存；

save_to_new_context 进程切换函数：首先保存当前进程的通用寄存器到当前进程的内核栈中；

然后保存CPU的RSP寄存器到当前进程的机器上下文中，并且读取保存在下一个进程机器上下文的RSP的值，把它存到CPU的RSP寄存器中；

接着调用函数切换MMU页表；

最后从下一个进程的内核栈中恢复下一个进程的通用寄存器；

通过切换进程的内核栈，切换进程，因为进程的函数调用路径就保存在对应的内核栈中，只要调用 krlschedul 进程调度函数，最后的函数调用路径一定会停在 save_to_new_context 函数中，当 save_to_new_context 函数一返回，就会导致回到调用 save_to_new_context 函数的下一行代码开始运行，在这里就是返回到 krlschedul 函数中，最后层层返回；

这个机制的前提是：下一个进程已经被调度过，执行过krlschedul函数；

对于新建进程，没有调用过krlschedul 函数，需要特殊处理；

__to_new_context 函数：负责设置当前运行的进程，处理CPU发生中断时需要切换栈的问题，又切换一个进程的MMU页表；如果是新建进程第一次运行，就调用retnfrom_first_sched 函数进行处理；

该函数不会返回到调用它的__to_new_context 函数，直接运行新建进程的代码；

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