O(n)、O(1)和CFS调度器

作者:linuxer 发布于:2018-1-8 19:19 分类:进程管理

随着内核版本的演进,其源代码的膨胀速度也在递增,这让Linux的学习曲线变得越来越陡峭了。这对初识内核的同学而言当然不是什么好事情,满腔热情很容易被当头浇灭。我有一个循序渐进的方法,那就是先不要看最新的内核,首先找到一个古老版本的内核(一般都会比较简单),将其吃透,然后一点点的迭代,理解每个版本变更背后的缘由和目的,最终推进到最新内核版本。

本文就是从2.4时代的任务调度器开始,详细描述其实现并慢慢向前递进。当然,为了更好的理解Linux调度器设计和实现,我们在第二章给出了一些通用的概念。之后,我们会在第四章讲述O(1)调度器如何改进并提升调度器性能。真正有划时代意义的是CFS调度器,在2.6.23版本的内核中并入主线。它的设计思想是那么的眩目,即便是目前最新的内核中,完全公平的设计思想仍然没有太大变化,这些我们会在第六章描述。第五章是关于公平调度思想的引入,通过这一章可以了解Con Kolivas的RSDL调度器,它是开启公平调度的先锋,通过这一章的铺垫,我们可以更顺畅的理解CFS。

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标签: O(n) O(1) CFS scheduler

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进程切换分析(3):同步处理

作者:linuxer 发布于:2017-12-11 17:59 分类:进程管理

本文主要描述了主调度器(schedule函数)中的同步处理。

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标签: schedule

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中断上下文中调度会怎样?

作者:linuxer 发布于:2017-3-20 19:08 分类:进程管理

每一个Linux驱动工程师都知道这样一个准则:在中断上下文中不能睡眠。但是为什么interrupt context中不能调用导致睡眠的kernel API呢?如果驱动这么做会导致什么样的后果呢?这就是本文探讨的主题。为了理解这个主题,我们设计了一些非常简单的驱动程序和用户空间的程序,实际做实验观察实验效果,最后给出了结果和分析。

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标签: 中断 调度

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Linux调度器:进程优先级

作者:linuxer 发布于:2017-3-14 18:46 分类:进程管理

本文主要描述的是进程优先级这个概念。从用户空间来看,进程优先级就是nice value和scheduling priority,对应到内核,有静态优先级、realtime优先级、归一化优先级和动态优先级等概念,我们希望能在第二章将这些相关的概念描述清楚。为了加深理解,在第三章我们给出了几个典型数据流过程的分析。

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标签: 进程优先级

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Linux调度器:用户空间接口

作者:linuxer 发布于:2017-3-10 18:50 分类:进程管理

Linux调度器神秘而充满诱惑,每个Linux工程师都想深入其内部一探究竟。不过中国有一句古话叫做“相由心生”,一个模块精巧的内部逻辑(也就是所谓的“心”)其外延就是简洁而优雅的接口(我称之为“相”)。通过外部接口的定义,其实我们也可以收获百分之六七十的该模块的内部信息。因此,本文主要描述Linux调度器开放给用户空间的接口。

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标签: 调度器 进程管理

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Linux系统如何标识进程?

作者:linuxer 发布于:2017-2-23 19:10 分类:进程管理

其实两年前,本站已经有了一篇关于进程标识的文档,不过非常的简陋,而且代码是来自2.6内核。随着linux container、pid namespace等概念的引入,进程标识方面已经有了天翻地覆的变化,因此我们需要对这部分的内容进行重新整理。

本文主要分成四个部分来描述进程标识这个主题:在初步介绍了一些入门的各种IDs基础知识后,在第三章我们描述了pid、pid number、pid namespace等基础的概念。第四章重点描述了内核如何将这些基本概念抽象成具体的数据结构,最后我们简单分析了内核关于进程标识的源代码(代码来自linux4.4.6版本)。

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标签: 进程ID

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ARM Linux上的系统调用代码分析

作者:linuxer 发布于:2017-2-20 18:54 分类:进程管理

当用户空间的程序调用swi指令发起内核服务请求的时候,实际上程序其实是完成了一次“穿越”,该进程从用户态穿越到了内核态。这个过程有点象周末你在家里看片,突然有些内急,随手按下了pause按键,电影里面的世界嘎然而止了。程序世界亦然,一个swi后,用户空间的代码执行暂停了、stack(用户栈)上的数据,正文段、静态数据区、heap去的数据……一切都停下来了,程序的执行突然就转入另外一个世界,使用的栈变成了内核栈、正在执行的正文段程序变成vector_swi开始的binary code、与之匹配数据区也变化了……

一切是怎么发生的呢?CPU只有一套而已,这里硬件做了哪些动作?软件又搞了什么鬼?穿越到另外的世界当然有趣,但是如何找到回来的路?这一切疑问希望能在这样的一篇文档中讲述清楚。

本文的代码来自4.4.6内核,用ARM处理器为例子描述。

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标签: ARM 系统调用

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进程切换分析(2):TLB处理

作者:linuxer 发布于:2017-2-9 12:05 分类:进程管理

进程切换是一个复杂的过程,本文不准备详细描述整个进程切换的方方面面,而是关注进程切换中一个小小的知识点:TLB的处理。为了能够讲清楚这个问题,我们在第二章描述在单CPU场景下一些和TLB相关的细节,第三章推进到多核场景,至此,理论部分结束。在第二章和第三章,我们从基本的逻辑角度出发,并不拘泥于特定的CPU和特定的OS,这里需要大家对基本的TLB的组织原理有所了解,具体可以参考本站的《TLB操作》一文。再好的逻辑也需要体现在HW block和SW block的设计中,在第四章,我们给出了linux4.4.6内核在ARM64平台上的TLB代码处理细节(在描述tlb lazy mode的时候引入部分x86架构的代码),希望能通过具体的代码和实际的CPU硬件行为加深大家对原理的理解。

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标签: TLB 进程切换

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进程切换分析(1):基本框架

作者:linuxer 发布于:2017-2-4 18:43 分类:进程管理

本文主要是以context_switch为起点,分析了整个进程切换过程中的基本操作和基本的代码框架,很多细节,例如tlb的操作,cache的操作,锁的操作等等会在其他专门的文档中描述。进程切换包括体系结构相关的代码和系统结构无关的代码。第二、三、四分别描述了context_switch的代码脉络,后面的章节是以ARM64为例子,讲述了具体进程地址空间的切换过程和硬件上下文的切换过程。

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标签: 进程切换 context_switch

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进程管理和终端驱动:基本概念

作者:linuxer 发布于:2016-10-28 18:56 分类:进程管理

对于任何一种OS,终端部分的内容总是令人非常的痛苦和沮丧,GNU/linux也是如此。究其原因主要有两个,一是终端驱动和终端相关的系统软件承载了太多的内容:各种虚拟终端、 伪终端、串口通信、modem、printer等。其次可能是终端和信号处理、进程关系等耦合在一起加大了理解终端驱动的难度。本文的目标是希望能够理清这些内容。

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标签: process tty session group

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