Linux内核态抢占机制分析

set_tsk_need_resched()：设置指定过程中的need_resched标记

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clear_tsk need_resched()：清除指定过程中的need_resched标记

什么时刻须要从新调剂：

时钟中断处理例程检查当前义务的时光片，当义务的时光片消费完时，scheduler_tick()函数就会设置need_resched标记;
旌旗灯号量、比及队列、completion等机制唤醒时都是基于waitqueue的，而waitqueue的唤醒函数为default_wake_function，其调用try_to_wake_up将被唤醒的义务更改为就绪状况并设置need_resched标记。
设置用户过程的nice值瓯，可能会使高优先级的义务进入就绪状况;
改变义务的优先级时，可能会使高优先级的义务进入就绪状况;
新建一个义务时，可能会使高优先级的义务进入就绪状况;
对CPU(SMP)进行负载均衡时，当前义务可能须要放到别的一个CPU上运行;

3.4 抢占产生的机会(何时检查可抢占前提)

当一个中断处理例程退出，在返回到内核态时(kernel-space)。这是隐式的调用schedule()函数，当前义务没有主动放弃CPU应用权，而是被剥夺了CPU应用权。
当kernel code大年夜弗成抢占状况变为可抢占状况时(preemptible again)。也就是preempt_count大年夜正整数变为0时。这也是隐式的调用schedule()函数。
一个义务在内核态中显式的调用schedule()函数。义务主动放弃CPU应用权。
一个义务在内核态中被壅塞，导致须要调用schedule()函数。义务主动放弃CPU应用权。

3.5 禁用/使能可抢占前提的操作

对preempt_count操作的函数有add_preempt_count()、sub_preempt_count()、inc_preempt_count()、dec_preempt_count()。

使能可抢占前提的操作是preempt_enable()，它调用dec_preempt_count()函数，然后再调用preempt_check_resched()函数去检查是否须要从新调剂。

禁用可抢占前提的操作是preempt_disable()，它调用inc_preempt_count()函数。

在内核中有很多函数调用了preempt_enable()和preempt_disable()。比如spin_lock()函数调用了preempt_disable()函数，spin_unlock()函数调用了preempt_enable()函数。

3.6 什么时刻不许可抢占

preempt_count()函数用于获取preempt_count的值，preemptible()用于断定内核是否可抢占。

有几种情况Linux内核不该该被抢占，除此之外，Linux内核在随便率性一点都可被抢占。这几种情况是：

内核正进行中断处理。在Linux内核中过程不克不及抢占中断(中断只能被其他中断中断、抢占，过程不克不及中断、抢占中断)，在中断例程中不许可进行过程调剂。过程调剂函数schedule()会对此作出断定，如不雅是在中断中调用，会打印掉足信息。
内核正在进行中断高低文的Bottom Half(中断的下半部)处理。硬件中断返回前会履行软中断，此时仍然处于中断高低文中。
内核的代码段正持有spinlock自旋锁、writelock/readlock读写锁等锁，处干这些锁的保护状况中。内核中的┞封些锁是为了在SMP体系中短时光内包管不合CPU上运行的过程并发履行的┞俘确性。当持有这些锁时，内核不该该被抢占，不然因为抢占将导致其他CPU经久不克不及获得锁而逝世等。
内核正在履行调剂法度榜样Scheduler。抢占的原因就是为了进行新的调剂，没有来由将调剂法度榜样抢占掉落再运行调剂法度榜样。
内核正在对每个CPU“私有”的数据构造操作(Per-CPU date structures)。在SMP中，对于per-CPU数据构造未竽暌姑spinlocks保护，因为这些数据构造隐含地被保护了(不合的CPU有不一样的per-CPU数据，其他CPU上运行的过程不会用到另一个CPU的per-CPU数据)。然则如不雅许可抢占，但一个过程被抢占后从新调剂，有可能调剂到其他的CPU上去，这时定义的Per-CPU变量就会有问题，这时应禁抢占。

4. Linux内核态抢占的实现

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struct thread_info {   
 
    struct task_struct  *task;      /* main task structure */   
 
    struct exec_domain  *exec_domain;   /* execution domain */   
 
    /**  
 
     * 如不雅有TIF_NEED_RESCHED标记，则必须调用调剂法度榜样。  
 
     */   
 
    unsigned long       flags;      /* low level flags */   
 
    /**  
 
     * 线程标记:  
 
     *     TS_USEDFPU:表示过程在当前履行过程中，是否应用过FPU、MMX和XMM存放器。  	
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