Linux的内核taskstruct和进程调度.pptVIP

进程的数据结构（3.4.2 P61） Linux内核利用一个数据结构(task_struct)代表一个进程。代表进程的数据结构指针形成一个task数组。 task_struct结构 1、标识号： key、惟一识别一个进程 2、状态信息：表明进程的当前状态，运行、停止、等待、僵死 3、调度信息：用于调度程序完成进程间的切换，返回点之类，完成进程切换 4、有关进程间通信的信息：实现进程间通信 5、进程链信息：父进程、子进程，所有进程的根就是init进程。 6、时间和定时器：记录进程占用CPU的时间信息及到时告警，进程调度的时间依据。 7、文件系统信息：进程打开系统中的文件的描述信息 8、和进程相关的上下文信息：进程可被看作是系统状态的集合，进程恢复运行时使用。 task_struct 在Linux中，线程、进程使用的是相同的核心数据结构，在2.4版本的内核里只有进程，其中包含轻量级进程。一个进程在核心中使用一个task_struct结构来表示，包含了大量描述该进程的信息，其中与调度器相关的信息主要包括以下几个： state need_resched policy rt_priority counter nice cpus_allowed cpus_runnable processor thread task_struct state Linux的进程状态主要分为三类：可运行的（TASK_RUNNING，相当于运行态和就绪态）；被挂起的（TASK_INTERRUPTIBLE、TASK_UNINTERRUPTIBLE和TASK_STOPPED）；不可运行的（TASK_ZOMBIE），调度器主要处理的是可运行和被挂起两种状态下的进程，其中TASK_STOPPED又专门用于SIGSTP等IPC信号的响应，而TASK_ZOMBIE指的是已退出而暂时没有被父进程收回资源的“僵尸”进程。 need_resched 布尔值，在调度器中用于表示该进程需要申请调度。 task_struct policy 在Linux 2.4版本内核中，进程的调度策略可以有三种选择： SCHED_FIFO（先进先出式调度，除非有更高优先级进程申请运行，否则该进程将保持运行至退出才让出CPU）、 SCHED_RR（轮转式调度，该进程被调度下来后将被置于运行队列的末尾，以保证其他实时进程有机会运行）、 SCHED_OTHER（常规的分时调度策略）。 另外，policy中还包含了一个SCHED_YIELD位，置位时表示主动放弃CPU。 rt_priority 用于表征实时进程的优先级，从1-99取值，非实时进程该项应该为0。这一属性将用于调度时的权值计算。 task_struct counter 该属性记录的是当前时间片内该进程还允许运行的时间（以CPU时钟tick值为单位，每个进程的counter初值与nice值有关，nice越小则counter越大，即优先级越高的进程所允许获得的CPU时间也相对越多），并参与“就绪进程选择算法”。在Linux 2.4中，每个（非SCHED_FIFO实时）进程都不允许运行大于某一时间片的时间，一旦超时，调度器将强制选择另一进程运行 nice 用户可支配的进程优先级，将参与就绪进程选择算法，同时该值也决定了该进程的时间片长度。 task_struct cpus_allowed 以位向量的形式表示可用于该进程运行的CPU。 cpus_runnable 以位向量的形式表示当前运行该进程的CPU（相应位为1）。如果不在任何CPU上运行，则为全1。这一属性和cpus_allowed属性结合，可以迅速判断该进程是否能调度到某一CPU上运行（位“与”）。 processor 本进程当前（或最近）所在CPU编号。 thread 用于保存进程执行环境（各个寄存器的值以及IO操作许可权映射表），内容与TSS相近。因为TSS以CPU id为索引，而Linux无法预测被替换下来的进程下一次将在哪个CPU上运行，所以这些信息不能保存在TSS中。 task_struct的 policy 数据变量 SCHED_FIFO（先进先出）处于列表首位的进程通常为在列表上存在时间最长的进程，而处于末尾的进程在列表上存在的时间最短。此策略允许一个进程一直运行，直到具有较高优先级的另一个进程已准备好运行，或者直到当前进程自动阻止。如果此进程被占据，它就继续处于其进程优先级列表的首位；如果此进程阻止，当它再次成为一个可运行的进程时，将被添加到此进程所在的优先级列表的末尾。 SCHED_RR （循环法）运行的进程在被占据之前只能运行有限的时间长度。当超过此固定时限时，运行的进程就被放到进程优先级列表的末尾，而现在处于列表首位的进程将成为运行的进程。 此策略的作用