Linux调度器源码分析

代码分析根据3.10版本

通过对前面的学习我们知道Linux的调度分为两种

• 周期调度 完成周期性算法参数的更新和系统其它实际的检查
• 主调的 真正的调度过程

我们现在来看下主调的的代码框架。

入口

根《调度发生的情况》的学习，我们知道所有的调度最后都会到 schedule 函数中。因此我们就先从schedule函数入手。

asmlinkage void __sched schedule(void)
{
	struct task_struct *tsk = current;

	sched_submit_work(tsk);//获取当前current 并且加锁。
	__schedule();
}

schedule 函数并没有太多的操作，只是获取当前task，然后加锁，最后都交给了**__schedule()**函数。

主要框架

主要函数__schedule分析

static void __sched __schedule(void)
{
	struct task_struct *prev, *next;
	unsigned long *switch_count;
	struct rq *rq;
	int cpu;

need_resched:
	preempt_disable();
	cpu = smp_processor_id();
	rq = cpu_rq(cpu);//找到当前cpu拿取队列

	prev = rq->curr;//保持此时此刻的任务
.....
	pre_schedule(rq, prev);//做一些预处理

....

	put_prev_task(rq, prev);
	next = pick_next_task(rq);//选取下一个进程
	clear_tsk_need_resched(prev);
	rq->skip_clock_update = 0;

if (likely(prev != next)) {//选好了，
		rq->nr_switches++;
		rq->curr = next;
		++*switch_count;//计数加一
...
		context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */真正的切换堆栈帧
...
		cpu = smp_processor_id();
		rq = cpu_rq(cpu);
	} else
		raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
		
....
	if (need_resched())//是否需要重新调度
		goto need_resched;
}

其实**__schedule**还是比较长的，但是我们这里选择了一些主要的流程分析，流程如下：

• 1、拿到当前cpu的队列rq
• 2、进行一些与操作处理
• 3、选取下一个进程
• 4、堆栈帧context_switch 切换
• 5、是否需要重新调度

关于重新调度，设计到一些内核抢占的知识，我们暂时不分析。而context_switch，是硬件堆栈的切换，我们后文会认真分析这个函数，在这个过程中我们主要关注如何选取下一个进程。

如何选取下一个任务 pick_next_task 函数分析

static inline struct task_struct * pick_next_task(struct rq *rq)
{
	const struct sched_class *class;
	struct task_struct *p;

	/*
	 * Optimization: we know that if all tasks are in
	 * the fair class we can call that function directly:
	 */
	if (likely(rq->nr_running == rq->cfs.h_nr_running)) {检查当前cpu队列中是否所有的都是cfs，如果是就直接掉用cfs的调度类
		p = fair_sched_class.pick_next_task(rq);
		if (likely(p))
			return p;
	}

	for_each_class(class) {循环遍历每一个调度类
		p = class->pick_next_task(rq);
		if (p)
			return p;
	}


}

pick_next_task 还是比较简单的只是有两部， 1、查看当前cpu队列是否所有的都是cfs 2、遍历所有调度类。 对于是不是全部cfs的检查是有必要的，会减少开销。我们再来看下遍历

#define sched_class_highest (&stop_sched_class)
#define for_each_class(class) \
   for (class = sched_class_highest; class; class = class->next)

extern const struct sched_class stop_sched_class;
extern const struct sched_class rt_sched_class;
extern const struct sched_class fair_sched_class;
extern const struct sched_class idle_sched_class;

我们看到是从stop_sched_class开始，

const struct sched_class stop_sched_class = {
	.next			= &rt_sched_class,
....	
}

const struct sched_class rt_sched_class = {
	.next			= &fair_sched_class,
....
}
const struct sched_class fair_sched_class = {
	.next			= &idle_sched_class,
....
}
const struct sched_class idle_sched_class = {
	/* .next is NULL */
....
}

可以看到是这么个列表。

stop_sched_class --》rt_sched_class--》fair_sched_class--》idle_sched_class--》NULL

以cfs为例看看如何选取task

static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
{
	struct task_struct *p;
	struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
	struct sched_entity *se;

	if (!cfs_rq->nr_running)
		return NULL;

	do {
		se = pick_next_entity(cfs_rq);
		set_next_entity(cfs_rq, se);
		cfs_rq = group_cfs_rq(se);
	} while (cfs_rq);

	p = task_of(se);
	if (hrtick_enabled(rq))
		hrtick_start_fair(rq, p);

	return p;
}

这部分代码也是组调度流程的基础，现在看起来是比较简单的，但是接下来分析组调度的时候就会详细的展开分析。 我们看这个简单的过程：

• 全局的rq 拿到cfs_rq
• cfs_rq 通过pick_next_entity 拿到算法算好的调度类entity----se。
• 进行组调度----目前先忽略
• 将se 转换成task 这样就结束了主调的的所有过程。