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調度子係統1_調度子係統初始化
unsigned int sysctl_sched_rt_period = 1000000;
int sysctl_sched_rt_runtime = 950000;
// 參考：
// SMP負載均衡
// https://soft.chinabyte.com/os/22/12359522.shtml
// linux組調度淺析
// https://hi.baidu.com/_kouu/item/0fe32610e493314be75e06d1
// 進程調度和組調度
// https://blog.chinaunix.net/uid-27052262-id-3239263.html
// CF調度器
// https://blog.csdn.net/wudongxu/article/details/8574749
// FIFO調度器
// https://lwn.net/Articles/296419/
// 調度初始化
// 函數任務：
// 1.初始化rootdomain
// rootdomain指示rq可運行的cpu集合
// 2.初始化real-time task對cpu的占有率
// sysctl_sched_rt_period代表rt進程的調度周期
// sysctl_sched_rt_runtime代表rt進程在調度周期中可運行的時間
// 3.初始化per-cpu rq
// 3.1 初始化公平調度隊列，實時調度隊列
// 3.2 初始化cpu負載記錄數組
// 3.3 初始化cpu使用的tick hrtimer
// 4.初始化current(init_task)為idle task
// 4.1 設置current由公平調度管理
1.1 void __init sched_init(void)
{
int i, j;
#ifdef CONFIG_SMP
//初始化默認的調度域
init_defrootdomain();
#endif
//rt_bandwidth表示實時進程對cpu的占有率
init_rt_bandwidth(&def_rt_bandwidth,
global_rt_period(), global_rt_runtime());
//初始化per-cpu rq
for_each_possible_cpu(i) {
struct rq *rq;
//per-cpu 運行隊列
rq = cpu_rq(i);
raw_spin_lock_init(&rq->lock);
rq->nr_running = 0;
rq->calc_load_active = 0;
rq->calc_load_update = jiffies + LOAD_FREQ;
//初始化公平調度策略、實時調度策略隊列
init_cfs_rq(&rq->cfs, rq);
init_rt_rq(&rq->rt, rq);
//調度隊列中，實時進程對cpu的占有率
rq->rt.rt_runtime = def_rt_bandwidth.rt_runtime;
//分5個等級記錄cpu的負載情況
for (j = 0; j < CPU_LOAD_IDX_MAX; j++)
rq->cpu_load[j] = 0;
#ifdef CONFIG_SMP
rq->sd = NULL;
rq->rd = NULL;
rq->post_schedule = 0;
rq->active_balance = 0;
rq->next_balance = jiffies;
rq->push_cpu = 0;
//rq運行的cpu
rq->cpu = i;
rq->online = 0;
rq->migration_thread = NULL;
rq->idle_stamp = 0;
rq->avg_idle = 2*sysctl_sched_migration_cost;
INIT_LIST_HEAD(&rq->migration_queue);
rq_attach_root(rq, &def_root_domain);
#endif
//初始化rq使用的hrtimer
init_rq_hrtick(rq);
atomic_set(&rq->nr_iowait, 0);
}
set_load_weight(&init_task);
//load balancing軟中斷
#ifdef CONFIG_SMP
open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
#endif
atomic_inc(&init_mm.mm_count);
//通知底層體係結構不需要切換虛擬地址空間的用戶空間部分
enter_lazy_tlb(&init_mm, current);
//將當前進程，即init_task更新為idle thread
init_idle(current, smp_processor_id());
//下次進行load balancing的時間戳
calc_load_update = jiffies + LOAD_FREQ;
//當前進程關聯的調度累
current->sched_class = &fair_sched_class;
perf_event_init();
//標識調度器開始運行
scheduler_running = 1;
}
// rq結構分析
// 參考 https://blog.csdn.net/bullbat/article/details/7160246
1.2 struct rq {
raw_spinlock_t lock;
//就緒隊列中進程數
unsigned long nr_running;
#define CPU_LOAD_IDX_MAX 5
//分5個等級記錄就緒隊列的負載情況
//在係統初始化的時候sched_init把rq的cpu_load array初始化為0，之後通過函數update_cpu_load
//公式如下：
// cpu_load[0]等於rq中load.weight的值
// cpu_load[1]=(cpu_load[1]*(2-1)+cpu_load[0])/2
// cpu_load[2]=(cpu_load[2]*(4-1)+cpu_load[0])/4
// cpu_load[3]=(cpu_load[3]*(8-1)+cpu_load[0])/8
// cpu_load[4]=(cpu_load[4]*(16-1)+cpu_load[0]/16
//通過this_cpu_load返回的cpu load值是cpu_load[0]
//進行cpu blance或migration時，通過調用source_load target_load取得對該處理器cpu_load index值。
unsigned long cpu_load[CPU_LOAD_IDX_MAX];
//本schedule entity的load->weight的總和
struct load_weight load;
//scheduler tick中調用update_cpu_load時,這個值就增加一，可以用來反饋目前cpu load更新的次數。
unsigned long nr_load_updates;
//統計處理器context switch次數
// schedule進行累加，並可以通過函數nr_context_switches統計目前所有處理器總共的context switch次數
// 或是可以查看/proc/stat中的ctxt獲取目前整個係統觸發context switch的次數。
u64 nr_switches;
//公平調度隊列
struct cfs_rq cfs;
//實時調度隊列
struct rt_rq rt;
//支持group cfs tasks的機製
#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
//1.fair group scheduling，
// 將cfs rq中若幹task組織成若幹task group，即子cfs_rq，屬於這group的task所使用到的處理器時間就會以個group總共所分的的時間為上限。
//2.基於cgroup的fair group scheduling 架構
// 2.1 可以創造出有階層性的task組織，根據不同task的功能群組化。
// 2.2 在配置給該群組對應的處理器資源，讓屬於該群組下的task可以通過rq機製使用屬於該群組下的資源。
//3.加入、退出、遍曆leaf_cfs_rq_list
// 3.1 加入：list_add_leaf_cfs_rq把一個group cfs rq加入。
// 3.2 退出：list_del_leaf_cfs_rq把一個group cfs rq退出。
// 3.3 遍曆：for_each_leaf_cfs_rq遍曆rq上得所有leaf cfs_rq
struct list_head leaf_cfs_rq_list;
#endif
#ifdef CONFIG_RT_GROUP_SCHED
//類似leaf_cfs_rq_list，隻是這裏是針對屬於real-time的task,對應的操作函數有list_add_leaf_rt_rq,
//list_del_leaf_rt_rq, for_each_leaf_rt_rq.
struct list_head leaf_rt_rq_list;
#endif
//統計目前rq中有多少task屬於TASK_UNINTERRUPTIBLE的狀態.
unsigned long nr_uninterruptible;
//指向目前處理器正在執行的task; 沒有可運行task時，運行idle task.
struct task_struct *curr, *idle;
//基於處理器的jiffies值，用以記錄下次進行處理器balancing的時間點.
unsigned long next_balance;
//用以存儲context-switch發生時，前一個task的memory management結構.
struct mm_struct *prev_mm;
//記錄目前rq的clock值
// 該值等於調用sched_clock_cpu(cpu_of(rq))的返回值，在scheduler_tick中通過函數update_rq_clock更新.
u64 clock;
//記錄目前rq中處於等待i/o狀態的task數。
// 例如當driver接受來自task的調用，但處於等待i/o階段時，為了充分利用處理器的執行資源，
// 這時就可以在driver中調用函數io_schedule，此時就會把目前rq中的nr_iowait加一，
// 並設定目前task的io_wait為1, 然後觸發scheduling 讓其他task有機會可以得到處理器執行時間。
atomic_t nr_iowait;
#ifdef CONFIG_SMP
//root domain是基於多核心架構下的機製，
//其中包括了:
// cpu mask(包括span,online,rt overload),
// reference count
// cpupri
//1.當root domain被rq引用時，refcount加一，反之就減一。
//2.cpu mask span表示rq可運行的cpu mask、 noline為已經被rq安排了進程的cpu
//3.當rq中real-time的task執行完畢時，會調用函數pull_rt_task從該rq rto_mask中標識的cpu上，
// 查找是否有處理器有大於一個以上的real-time task，若有就會遷移到本cpu執行。
//4.cpupri不同於task的優先級，cpupri本身有102個優先級：
// -1 invalid,
// 0 idle
// 1 normal
// 2-101對應real-time priority 0-99
//參考convert_prio, task priority如果是140就會對應到cpu idle，如果是大於等於100就會對應到cpu normal,
// 若是task priority介於0-99之間,就會對應到cpu real-time priority 101-2 之間。
//在實際的操作上, 可以調用cpupri_find傳入一個real-time task結構，此時就會依據cpupri中pri_to_cpu選擇
// 一個目前執行real-time task且該task的優先級比目前要插入的task更低的處理器, 並通過cpu mask(lowest_mask)
// 返回目前可以選擇的處理器mask。
//參考 kernel/sched_cpupri.c.
//在初始化的過程中,通過sched_init調用init_defrootdomain對root domain與cpu priority機製進行初始化。
struct root_domain *rd;
//schedule domain是基於多核心架構下的機製。
//每個處理器都會有一個默認的scheduling domain.
// 1.scheduling domain的層次結構：
// 通過parent找到上一層的domain。
// 通過child找到下一層的domain(NULL表示結尾)。
// 2.scheduling domain覆蓋的處理器：
// 通過span掩碼，表示這個domain所覆蓋的處理器範圍。
// 3.scheduling domain的根：
// base domain涵蓋係統中所有處理器。
// 4.scheduling doma的cpu group：
// 4.1 schedule domain都會包括一個或一個以上的cpu groups(結構為struct sched_group),並通過next指針把cpu groups串聯在一起(成為一個單向的circular linked list)。
// 4.2 cpu group都通過cpumask來定義其所涵蓋的處理器，並且cpu group所包括的處理器範圍必需涵蓋在所屬的schedule domain處理器範圍中。
// 4.3 當scheduling domain在balancing時,會以其下的cpu groups為單位,通過cpu_power(該group所涵蓋的處理器的tasks loading
// 總和)來比較不同的cpu groups的負荷來進行tasks的移動,達到balancing的目的。
// 5.loadbalance時機：
// 5.1 在sched_init中, 通過open_softirq注冊SCHED_SOFTIRQ軟中斷\
// 5.2 在scheduler_tick中，通過trigger_load_balance確認目前的jiffies值是否大於要觸發load balance的時間戳，並通過raise_softirq觸發SCHED_SOFTIRQ。
// 5.3 在load balance軟中斷中，通過run_rebalance_domains進行scheduling domain load balance.
// 有關scheduling domain進一步的內容,參考
// Documentation/scheduler/sched-domains.txt.
struct sched_domain *sd;
//為1表示目前cpu rq中執行的為idle task
//為0表示執行非idle task
unsigned char idle_at_tick;
int post_schedule;
//為1表示這個rq正在運行fair scheduling的load balance,此時會調用stop_one_cpu_nowait暫停該cpu的進程
//然後通過調用active_load_balance_cpu_stop把tasks從最忙碌的處理器移到idle的處理器上執行
int active_balance;
//用以存儲目前進入idle狀態並且進行load balance流程的處理器id。
//整個流程為
// 進程調用schedule時, 若該處理器rq的nr_running為0(也就是目前沒有正在執行的task),就會調用idle_balance並
// 觸發後續load balance流程
int push_cpu;
//用以存儲目前運作這個rq的處理器id
int cpu;
int online;
//如果rq中目前有task正在執行,這個值會等於目前該rq的load weight除以目前rq中task數目的均值
unsigned long avg_load_per_task;
struct task_struct *migration_thread;
struct list_head migration_queue;
//統計目前real-time task執行時間的均值, 反應目前係統中real-time task平均被分配到的執行時間值
u64 rt_avg;
u64 age_stamp;
//表示cpu進入idle狀態的時間
u64 idle_stamp;
u64 avg_idle;
#endif
//用以記錄下一次計算cpu load的時間,初始值為當前的jiffies加上五秒與1次的scheduling tick的間隔
unsigned long calc_load_update;
long calc_load_active;
#ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
#ifdef CONFIG_SMP
int hrtick_csd_pending;
struct call_single_data hrtick_csd;
#endif
struct hrtimer hrtick_timer;
#endif
};
最後更新：2017-04-03 14:54:43