内核总结之进程和进程的调度

 

进程就是资源的集合体，既包括打开的文件，收到的信号，占用的地址空间这些软资源，也包括对cpu,内存的占用这些硬资源。而线程只是代码的一个执行流，与其他线程共享某些资源。

　　调度算法的设计目标，让cpu上的指令流更有价值，这就需要，

　　1，调度必须尽可能快的完成，占用尽可能少的cpu时间

　　2，交互进程尽快得到响应

　　3，批处理进程尽快的处理完成

　　这就需要调度算法在尽量短的时间内选出the most valueable的进程，也就是优先级最高的进程。并进行进程的切换，并且，进程切换的开销应尽可能小，主要包括页表的切换和寄存器的切换。

　　在内核中用task_struct 来描述一个进程，

　　struct task_struct{

　　1082     int lock_depth;    

　　1129     struct mm_struct *mm, *active_mm;

　　1215

　　1216     struct thread_struct thread;

　　1217

　　1218     struct fs_struct *fs;

　　1219

　　1220     struct files_struct *files;

　　1221

　　1222     struct nsproxy *nsproxy;

　　1223

　　1224     struct signal_struct *signal;

　　1225     struct sighand_struct *sighand;

　　1226

　　1227     sigset_t blocked, real_blocked;

　　1228     sigset_t saved_sigmask;

　　1229     struct sigpending pending;

　　}

　　current宏对当前任务的索引是通过sp找到thread_info,再通过thread_info的task字段找到当前任务

　　struct thread_info

　　{

　　struct task_struct  *task;     

　　int         preempt_count;  /* 0 => preemptable,

　　}

　　do_fork()

　　主要的工作由copy_process()完成

　　This creates a new process as a copy of the old one, but does not actually start it yet.It copies the registers, and all the appropriate parts of the process environment.

　　p = dup_task_struct(current);   为子进程分配task_struct和内核stack.

　　然后copy_files(),copy_fs()进行拷贝。

　　copy_thread,把用户传进来的通用寄存器进行拷贝给子进程并设置，这儿很关键

　　childregs = task_pt_regs(p);

　　*childregs = *regs;

　　childregs->eax = 0;

　　childregs->esp = esp;

　　p->thread.esp = (unsigned long) childregs;

　　p->thread.esp0 = (unsigned long) (childregs+1);

　　p->thread.eip = (unsigned long) ret_from_fork;

　　可见传入的用户态通用寄存器附给了子进程，并置eax=0所以返回的pid是0，估计是pt_regs里esp可能是无效的，（进入内核态时sp没有保存在pt_regs里）,所以单独赋值了。task_struct的thread字段记录了进程特定于cpu的信息，但切换到子进程的时候，就把thread中esp,eip弹出，所以子进程就可以通过ret_from_fork返回运行了。

　　而ret_from_fork

　　asmlinkage void ret_from_fork(void) __asm__("ret_from_fork");

　　不明白。

　　所谓创建一个进程，就是分配合适的pid，并为之创建task_struct和内核stack,并把stack里的pt_regs设置下，返回的时候好恢复到调用点，并选择性的继承父进程的资源。

　　schedule()

　　1,通过o(1)算法选出优先级最高的进程。

　　每个cpu有一个run_queue结构，保存有进程优先级的位图，通过位图索引到对应的list,取链首进程。

　　2，switch_context()调用switch_mm（）切换页表，switch_to()从上一个进程的处理器状态切换到新进程，包括保存恢复栈信息和寄存器信息

　　内核的抢占性

　　thread_info结构中的preemt_count字段表明当前进程是否可以被抢占

　　24 #define preempt_count() (current_thread_info()->preempt_count)

　　30 #define preempt_disable()

　　31 do {

　　32     inc_preempt_count();

　　33     barrier();

　　34 } while (0)

　　内核的抢占点

　　1,中断处理程序返回内核空间

　　2，内核代码再次有可抢占性，如释放一个锁

　　3，显示调用schedule,kernel trust kernel code,由调用者保证代码可以安全的被抢占

　　4，内核中的任务阻塞，隐式调用schedule()

　　对应的用户空间的抢占发生在

　　1，系统调用返回

　　2，中断处理返回到用户空间