linux用户抢占和内核抢占

一、linux用户抢占

• linux用户抢占
  
  • 当内核即将返回用户空间时，内核会检查need_resched是否设置，如果设置，则调用schedule()，此时，发生用户抢占。
  • 内核在thread_info的flags中设置了一个标识来标志进程 是否需要重新调度，即重新调度need_resched标识TIF_NEED_RESCHED。
• 用户抢占的发生时机—-发生在用户空间的抢占现象。
  
  • 从系统调用返回用户空间
  • 从中断（异常）处理程序返回用户空间
• 更加详细的触发条件包括以下几方面（在上面两种发生时机下）
  
  • 时钟中断处理例程检查当前任务的时间片，当人物的时间片消耗完时，scheduler_tick()函数就会设置need_resched标志。
  • 信号量、等待队列、completion等机制唤醒时
  • 设置用户进程的nice值时，可能会使高优先级的任务进入就绪状态
  • 改变任务的优先级时，可能会使高优先级的任务进入就绪状态
  • 新建一个任务时，可能是或者使高优先级任务进入就绪
  • 对CPU（SMP）进行负载均衡时，当前任务可能需要反那个道另外一个CPU上运行。

二、linux内核抢占

• 内核抢占的概念
  
  • 是指一个在内核态运行的进程，可能在执行内核函数期间被另一个进程取代。
• 内核抢占的时机
  
  • 当中断处理程序执行完成，且返回内核空间之前。引式的调用schedule()函数，当前任务没有主动放弃CPU，而是被剥夺了CPU使用权。
  • 当内核代码再次具有可抢占性的时候，如解锁及使能软中断（local_bh_enable）等。此时preempt_count变为0。隐式的调用schedule()函数。
  • 内核中的任务显示的调用schedule（）主动放弃cpu
  • 内核中的任务发生阻塞，导致会调用schedule（）
• 内核不能抢占的点
  
  • 内核正在进行中断处理。进程不能抢占中断，中断只能被其他中断抢占或终止，schedule()会进行判断，打印出错误信息
  • 内核正在进行中断上下文的bottom half处理（软中断处理）。软中断只能被中断终止或抢占，同种软中断不能抢占。
  • 内核代码证持有自旋锁、读写锁等锁（原始自旋锁），内核中的这些锁是为了在SMP系统中短时间内保证不同CPU上运行的进程并发执行的正确性。当持有锁时，不能被抢占。
  • 内核正在执行调度程序
  • 内核正在对per_CPU私有数据结构操作。在SMP中，对per_CPU数据结构未使用spinlocks保护，因为这些数据结构隐含地被保护了（不同的CPU有不一样的per_CPU数据，其他CPU上运行的进程不会用到另一个CPU的per-CPU数据）。如果允许抢占，一个进程获取了per-CPU，被抢占后重新调度，有可能调度到其他的CPU上去，这时定义的per-CPU变量就会有问题，应该禁止抢占。