关于mm 和 active_mm, mm_user和mm_count

文章详细阐述了Linux内核中task_struct结构体内的mm_user和mm_count变量的作用,它们在进程和线程管理中的计数功能,以及如何在内核和用户进程切换中确保地址空间的安全和优化调度。此外,提到了active_mm字段在优化usrtransfer过程中的角色,尤其是在内核线程与用户线程间切换时的加速机制。

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1、此四个变量均在task_struct结构体中。

2、mm_user和mm_count的初始值均为1,其中mm_user用来统计一个进程中(一个线程组)中有多少个线程,每增加一个线程则mm_user加1,减少一个线程则mm_usr减1.mm_count用在用户进程切换到内核进程的过程中,内核进程会借用用户进程的地址空间描述符mm。内核进程借用用户进程的mm的目的为优化调度切换。借用即引用,需要将用户进程的mm_count加1,防止用户进程的mm在被内核进程引用的过程中却被销毁,内核在销毁进程mm的时候需要检查mm_count是否为0。

3、对于用户进程 mm 和 active_mm都是相同的,且不为nullptr。 对于内核进程,mm为NULL,运行时active_mm为同一CPU上最近运行的用户进程的mm,内核被切换出去前active_mm会被设置为NULL. mm可用于却分内核进程和用户进程。而active_mm则被用于优化加速执行switch_mm()。如下图所示,若需要切换的两个进程的mm相同则无需执行switch_mm()中的_switch_mm(),起到加速作用,

 上图为内核V6.3.8版本,在Arm64中,switch_mm_irqs_off == switch_mm 。

上图箭头所示,在此处实现使用active_mm优化usr transfer. 这种优化情况发生在A(usr thread)->B(kernel thread)->A(usr thread)这种情况,当然A和A之间可以有多个B,不过B一定要是内核线程,不然就不满足箭头所指的条件,无法进行优化加速。接下来我们来看看__switch_mm到底实现了哪些功能。

cpu_sys_in_millis cpu_user_in_millis merge_threads merge_queue merge_active merge_rejected merge_largest merge_completed bulk_threads bulk_queue bulk_active bulk_rejected bulk_largest bulk_completed warmer_threads warmer_queue warmer_active warmer_rejected warmer_largest warmer_completed get_largest get_completed get_threads get_queue get_active get_rejected index_threads index_queue index_active index_rejected index_largest index_completed suggest_threads suggest_queue suggest_active suggest_rejected suggest_largest suggest_completed fetch_shard_store_queue fetch_shard_store_active fetch_shard_store_rejected fetch_shard_store_largest fetch_shard_store_completed fetch_shard_store_threads management_threads management_queue management_active management_rejected management_largest management_completed percolate_queue percolate_active percolate_rejected percolate_largest percolate_completed percolate_threads listener_active listener_rejected listener_largest listener_completed listener_threads listener_queue search_rejected search_largest search_completed search_threads search_queue search_active fetch_shard_started_threads fetch_shard_started_queue fetch_shard_started_active fetch_shard_started_rejected fetch_shard_started_largest fetch_shard_started_completed refresh_rejected refresh_largest refresh_completed refresh_threads refresh_queue refresh_active optimize_threads optimize_queue optimize_active optimize_rejected optimize_largest optimize_completed snapshot_largest snapshot_completed snapshot_threads snapshot_queue snapshot_active snapshot_rejected generic_threads generic_queue generic_active generic_rejected generic_largest generic_completed flush_threads flush_queue flush_active flush_rejected flush_largest flush_completed server_open rx_count rx_size_in_bytes tx_count tx_size_in_bytes
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06-02
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