詳解Linux內(nèi)核進程調(diào)度函數(shù)schedule()的觸發(fā)和執(zhí)行時機

內(nèi)核的調(diào)度操作分為觸發(fā)和執(zhí)行兩個部分，觸發(fā)時僅僅設(shè)置一下當前進程的TIF_NEED_RESCHED標志，執(zhí)行的時候則是通過schedule()函數(shù)來完成進程的選擇和切換。當前進程的thread_info->flags中TIF_NEED_RESCHED位表示需要調(diào)用schedule()函數(shù)進行調(diào)度。內(nèi)核在兩種情況下會設(shè)置該標志，一個是在時鐘中斷進行周期性的檢查時，另一個是在被喚醒進程的優(yōu)先級比正在運行的進程的優(yōu)先級高時。

周期性地更新當前任務(wù)的狀態(tài)時：

定時中斷處理函數(shù)中會調(diào)用schedule_tick()用于處理關(guān)于調(diào)度的周期性檢查和處理，其調(diào)用路徑是和時鐘處理有關(guān)的tick_periodic()->update_process_times()->scheduler_tick()或者tick_sched_handle()->update_process_times()->scheduler_tick()，主要用于更新就緒隊列的時鐘、CPU負載和當前任務(wù)的運行時間統(tǒng)計等，如下所示：

//linux-3.13/kernel/sched/core.c
void scheduler_tick(void)
{
  int cpu = smp_processor_id();         //獲取當前cpu編號
  struct rq *rq = cpu_rq(cpu);         //取得對應(yīng)cpu的rq（就緒隊列）
  struct task_struct *curr = rq->curr;     //獲取當前運行的任務(wù)

  sched_clock_tick();

  raw_spin_lock(&rq->lock);
  update_rq_clock(rq);             //更新隊列時鐘
  curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);  //調(diào)用當前任務(wù)的調(diào)度類對應(yīng)的函數(shù)
  update_cpu_load_active(rq);          //更新本處理器的負載
  raw_spin_unlock(&rq->lock);

  perf_event_task_tick();

#ifdef CONFIG_SMP
  rq->idle_balance = idle_cpu(cpu);
  trigger_load_balance(rq, cpu);        //必要時進行負載均衡
#endif
  rq_last_tick_reset(rq);
}

其中curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);這行代碼調(diào)用了當前任務(wù)的調(diào)度類的task_tick()函數(shù)，這個函數(shù)根據(jù)具體情況決定是否需要對當前任務(wù)設(shè)置TIF_NEED_RESCHED標志，如果需要則最終調(diào)用set_tsk_need_resched()設(shè)置該標志。需要注意的是，此處僅僅是設(shè)置標志而沒有執(zhí)行schedule()函數(shù)，在各種系統(tǒng)調(diào)用、中斷的返回代碼最后，才會根據(jù)這個標志來決定是否執(zhí)行schedule()函數(shù)。

睡眠的任務(wù)被喚醒時：

當睡眠任務(wù)所等待的事件到達時，內(nèi)核（例如驅(qū)動程序的中斷處理函數(shù)）將會調(diào)用wake_up()喚醒相關(guān)的任務(wù)，并最終調(diào)用try_to_wake_up()。它完成三件事：將任務(wù)重新添加到就緒隊列，將運行標志設(shè)置為TASK_RUNNING，如果被喚醒的任務(wù)可以搶占當前運行任務(wù)則設(shè)置當前任務(wù)的TIF_NEED_RESCHED標志。

設(shè)置了TIF_NEED_RESCHED標志之后，真正調(diào)用執(zhí)行schedule()函數(shù)的時機只有兩種，第一種是系統(tǒng)調(diào)用或者中斷返回時，根據(jù)TIF_NEED_RESCHED標志決定是否調(diào)用schedule()函數(shù)（從效率方面考慮，趁著還在內(nèi)核態(tài)把該處理的事情處理完畢）；第二種情況是當前任務(wù)因為原因需要睡眠，進程睡眠后立即調(diào)用schedule()函數(shù)，在內(nèi)核中這種情況也比較多，比如磁盤、網(wǎng)卡等設(shè)備驅(qū)動程序中。

參考文獻：《Linux技術(shù)內(nèi)幕》

PS：剛開始學(xué)習(xí)Linux內(nèi)核的時候很容易被各種結(jié)構(gòu)體各種概念充斥腦海，一團亂麻。這時候需要把它們各自負責(zé)的功能以及之間相互的配合理清楚，推薦這本書?？赐辍禠inux內(nèi)核設(shè)計與實現(xiàn)》后可以相互比照，效果不錯。

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