进程管理和调度
1 进程优先级
进程类型
-
硬实时进程，Linux主流不支持
-
软实时进程
-
普通进程，可分配优先级
抢占式多任务处理；CFS，调度实体，
2 进程生命周期
进程状态
-
运行
-
等待
-
睡眠
进程表，僵尸进程（资源已释放，但进程表项还存在）；
抢占式多任务处理：
-
普通进程总是可能被抢占
-
内核态系统调用无法被其他进程抢占，但中断可以中止系统调用
-
中断可以暂停用户态和内核态进程，具有最高优先级
内核2.5后内核抢占支持内核系统调用被其他进程抢占；
3 进程表示
struct task_struct结构
-
状态和执行信息
-
虚拟内存信息
-
进程身份凭据
-
文件和文件系统信息
-
进程特定于CPU的运行数据线程信息
-
进程间通信有关信息
-
信号处理程序
state进程当前状态
-
TASK_RUNNING
-
TASK_INTERRUPTIBLE
-
TASK_UNINTERRUPTIBLE
-
TASK_STOPPED
-
TASK_TRACED
-
EXIT_ZOMBIE, EXIT_DEAD
资源限制rlimit
3.1 进程类型
-
fork
-
exec
-
clone，用于实现线程
3.2 命名空间
-
概念：虚拟化，容器，建立系统不同的视图，chroot机制，
-
fork或clone时可选择命名空间选项
-
unshare系统调用
-
-
实现：uts、ipc、mnt、pid、user、net等命名空间，struct nsproxy；
-
进程ID号：全局ID、局部ID；pid,upid,pid_namespace等之间的关系：
-
upid: (number, pid_namespace)
-
pid_namespace: number->pid
-
pid: (level, upid, …) pid->task_struct->pid
-
会为pid的每个命名空间分配一个局部PID,使用idr(radix_tree)数据结构；
-
-
进程关系：使用链表和指针表示；
4 进程管理相关系统调用
4.1 进程复制
-
fork，COW写时复制
-
vfork，父子进程共享数据
-
clone，产生线程，对父子进程之间的共享、复制进行精确控制
kernel_clone->copy_process
4.2 内核线程
4.3 启动新程序
execve系统调用，二进制格式，
4.4 退出进程
exit系统调用，
5 调度器的实现
5.1 概观
CFS；进程等待时间红黑树排序；虚拟时钟；进程优先级Nice值；
-
进程有不同优先级需要考虑
-
进程不能切换太频繁，多媒体系统延迟；
5.2 数据结构
-
调度类（实现调度策略，策略模式）
-
任务切换（CPU相关）
task_struct的相关成员
sched_class调度器类（提供一堆回调函数）
就绪队列，各个活动进程只出现在一个就绪队列中：
- struct rq，嵌入各种子就绪队列（cfs_rq，rt_rq，dl_rq）
- 每个CPU包含一个就绪队列，per-cpu数据
调度实体，sched_entity类，进程是可调度实体，但可调度实体更为广义；
5.3 处理优先级
-
优先级的内核表示：实时优先级、普通优先级（Nice值）
-
计算优先级：综合考虑动态优先级、普通优先级、静态优先级；
-
计算负荷权重：struct load_weight，优先级权重值转换表，转换考虑实时进程（是普通进程的两倍）；就绪队列也关联一个负荷权重；
5.4 核心调度器
-
周期性调度器scheduler_tick，按照一定周期调用该函数；
-
主调度器schedule：主动让出CPU给另一个进程，内核系统调用返回后检查重调度标志TIF_NEED_RESCHED；。。。
-
与fork的交互；
-
上下文切换；context_switch，switch_mm，switch_to，惰性TLB，switch_to三个参数传递两个变量prev = switch_to(prev, next), A->B->C->A, prev = C；惰性FPU模式；
6 完全公平调度类
struct fair_sched_class
6.1 数据结构
6.2 CFS操作
6.3 队列操作
6.4 选择下一个进程
6.5 处理周期性调度器
6.6 唤醒抢占
6.7 处理新进程
7 实时调度类
7.1 性质
7.2 数据结构
7.3 调度器操作
8 调度器增强
8.1 SMP调度
8.2 调度域和控制组
8.3 内核抢占和低延迟相关工作