From 90b077f9d3ecd48ca46f8bbb32363620db6ddbe6 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: kong <45937622+kkkkkong@users.noreply.github.com> Date: Thu, 9 Feb 2023 15:24:37 +0800 Subject: [PATCH] Sched rt doc (#163) MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit * update * 完善调度器文档 * 更新RT调度器文档 * 更新实时调度文档 --- docs/kernel/sched/cfs.md | 24 +++++++++++++++ docs/kernel/sched/core.md | 14 +++++++++ docs/kernel/sched/index.rst | 3 ++ docs/kernel/sched/rt.md | 59 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 4 files changed, 100 insertions(+) create mode 100644 docs/kernel/sched/cfs.md create mode 100644 docs/kernel/sched/core.md create mode 100644 docs/kernel/sched/rt.md diff --git a/docs/kernel/sched/cfs.md b/docs/kernel/sched/cfs.md new file mode 100644 index 00000000..be08ff0d --- /dev/null +++ b/docs/kernel/sched/cfs.md @@ -0,0 +1,24 @@ +# 完全公平调度器相关的api + +   CFS（Completely Fair Scheduler），顾名思义，完全公平调度器。CFS作为主线调度器之一，也是最典型的O(1)调度器之一 + +## 1. CFSQueue 介绍 + +   CFSQueue是用来存放普通进程的调度队列，每个CPU维护一个RTQueue，主要使用Vec作为主要存储结构来实现。 + +### 1.1 主要函数 +1. enqueue(): 将pcb入队列 +2. dequeue(): 将pcb从调度队列中弹出,若队列为空，则返回IDLE进程的pcb +3. sort(): 将进程按照虚拟运行时间的升序进行排列 + +## 2. SchedulerCFS 介绍 + +   CFS调度器类，主要实现了CFS调度器类的初始化以及调度功能函数。 + +### 2.1 主要函数 + +1. sched(): 是对于Scheduler trait的sched()实现，是实时进程进行调度时的逻辑处理，该函数会返回接下来要执行的pcb，若没有符合要求的pcb，返回None +2. enqueue(): 同样是对于Scheduler trait的sched()实现，将一个pcb加入调度器的调度队列 +3. update_cpu_exec_proc_jiffies(): 更新这个cpu上，这个进程的可执行时间。 +4. timer_update_jiffies(): 时钟中断到来时，由sched的core模块中的函数，调用本函数，更新CFS进程的可执行时间 + diff --git a/docs/kernel/sched/core.md b/docs/kernel/sched/core.md new file mode 100644 index 00000000..760f6aae --- /dev/null +++ b/docs/kernel/sched/core.md @@ -0,0 +1,14 @@ +# 进程调度器相关的api + +   定义了DragonOS的进程调度相关的api，是系统进行进程调度的接口。同时也抽象出了Scheduler的trait，以供具体的调度器实现 + +## 1. 调度器介绍 + +   一般来说，一个系统会同时处理多个请求，但是其资源是优先的，调度就是用来协调每个请求对资源的使用的方法。 + +### 1.1 主要函数 +1. cpu_executing(): 获取指定的cpu上正在执行的进程的pcb +2. sched_enqueue(): 将进程加入调度队列 +3. sched_init(): 初始化进程调度器模块 +4. sched_update_jiffies(): 当时钟中断到达时，更新时间片。*请注意，该函数只能被时钟中断处理程序调用* +5. sys_sched(): 让系统立即运行调度器的系统调用。*请注意，该系统调用不能由ring3的程序发起* diff --git a/docs/kernel/sched/index.rst b/docs/kernel/sched/index.rst index 3dd03232..015c9268 100644 --- a/docs/kernel/sched/index.rst +++ b/docs/kernel/sched/index.rst @@ -9,3 +9,6 @@ DragonOS调度 c_waiting rust_waiting + core + cfs + rt diff --git a/docs/kernel/sched/rt.md b/docs/kernel/sched/rt.md new file mode 100644 index 00000000..0f64cf67 --- /dev/null +++ b/docs/kernel/sched/rt.md @@ -0,0 +1,59 @@ +# 实时进程调度器相关的api + +   RT（realtime scheduler），实时调度器。实时调度是为了完成实时处理任务而分配CPU的调度方法。 + +  DragonOS的进程分为“实时进程”和“普通进程”两类；实时进程的优先级高于普通进程，如果当前的系统的执行队列中有“实时进程”，RT调度器会优先选择实时进程；如果队列中会有多个实时进程，调度器会选择优先级最高的实时进程来执行； + + +## 1. RTQueue 介绍 + +   RTQueue是用来存放state为running的实时进程的调度队列，每个CPU维护一个RTQueue，主要使用Vec作为主要存储结构来实现。 + +### 1.1 主要函数 +1. enqueue(): 将pcb入队列 +2. dequeue(): 将pcb出队列 + +## 2. SchedulerRT 介绍 + +   RT调度器类，主要实现了RT调度器类的初始化以及调度功能函数。 + +### 2.1 主要函数 +1. pick_next_task_rt(): 获取当前CPU中的第一个需要执行的RT pcb +2. sched(): 是对于Scheduler trait的sched()实现，是实时进程进行调度时的逻辑处理，该函数会返回接下来要执行的pcb，若没有符合要求的pcb，返回None +3. enqueue(): 同样是对于Scheduler trait的sched()实现，将一个pcb加入调度器的调度队列 + +### 2.2 内核调度策略 +   目前在DragonOS中，主要的调度策略有SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_FIFO 策略 | SCHED_RT 策略，具体的调度策略为： +1. SCHED_NORMAL 策略： +SCHED_NORMAL 是“绝对公平调度策略”，该策略的进程使用CFS进行调度。 + +2. SCHED_FIFO 策略： +SCHED_FIFO是“实时进程调度策略”，这是一种先进先出的调度策略，该策略不涉及到CPU时间片机制，在没有更高优先级进程的前提下，只能等待其他进程主动释放CPU资源； +在SCHED_FIFO策略中，被调度器调度运行的进程，其运行时长不受限制，可以运行任意长的时间。 + +3. SCHED_RR 策略： +SCHED_RR是“实时进程调度策略”，使用的是时间片轮转机制，对应进程的time_slice会在运行时减少，进程使用完CPU时间片后，会加入该CPU的与该进程优先级相同的执行队列中。 +同时，释放CPU资源，CPU的使用权会被分配给下一个执行的进程 + +## 3. Q&A +   几种常用的方法 +1. 如何创建实时进程 + + ```c + struct process_control_block *pcb_name = kthread_run_rt(&fn_name, NULL, "test create rt pcb"); + ``` + 其中kthread_run_rt，是创建内核实时线程的宏 + +2. pcb中涉及到实时进程的字段含义 + 1. policy：实时进程的策略，目前有：SCHED_FIFO与SCHED_RR + 2. priority: 实时进程的优先级，范围为0-99，数字越大，表示优先级越高 + 3. rt_time_slice: 实时进程的时间片，默认为100，随着CPU运行而减少，在rt_time_slice为0时，将时间片赋初值并将该进程加入执行队列。 + +3. 如何实时进程存储队列 + - 目前是使用Vec来保存，因为具体实现的逻辑原因，目前的入队列和出队列都是对队尾的操作，因此会有如下现象：系统中有多个优先级相同的实时进程等待运行时，会出现饥饿现象，也即上一个因为时间片耗尽的进程会在下一个执行，造成同优先级等待的进程饥饿。 + +4. todo + 1. 将存储实时进程的队列使用双向链表存储（或者其他办法解决上述的饥饿问题） + 2. 目前的实时调度是针对单CPU的，需要实现多CPU的实时调度 + 3. 实现RT进程和普通进程之间的分配带宽的比例 + 4. 多个CPU之间实现负载均衡 \ No newline at end of file