20242828-《Linux内核原理与分析》第九周作业

20242828-《Linux内核原理与分析》第九周作业

Linux 系统中进程调度的时机

在 Linux 系统中，进程调度是由内核完成的，用于管理进程的执行顺序和资源分配。调度的时机是指内核决定从当前进程切换到另一个进程的时刻，主要包括以下几种场景：

1. 时间片用尽
   **触发机制：**定时器中断（clock interrupt）。
   Linux 使用时间片轮转（time slicing）调度策略，每个进程被分配一定的 CPU 时间片。当时间片用尽时，内核触发调度器选择下一个合适的进程运行。
   **典型场景：**抢占式多任务系统中，确保所有进程都能公平使用 CPU。

2. 进程主动让出 CPU
   **触发机制：**进程调用特定系统调用。
   如果一个进程因某种原因需要等待（如 I/O 操作、信号或获取锁），它会主动进入睡眠（阻塞）状态。此时，内核会触发调度器选择其他进程运行。
   常见系统调用：
   sleep()：进程主动休眠。
   wait()：等待子进程结束。
   阻塞式 I/O 调用：如 read()、write()。

3. 高优先级任务唤醒
   **触发机制：**有更高优先级的进程从睡眠状态被唤醒。
   如果某个优先级较高的进程从阻塞状态被唤醒，内核可能会立即中断当前的低优先级进程，切换到高优先级进程。
   **典型场景：**实时任务、I/O 完成通知。

4. 系统调用返回或中断处理结束
   **触发机制：**进程从内核态返回用户态时。
   每当进程完成系统调用或中断处理时，内核会检查是否需要进行进程切换。
   典型场景：
   某进程完成 I/O 操作。
   中断处理完成时触发调度器。

5. 新进程创建或进程终止
   触发机制：
   调用 fork() 或其他进程创建函数后。
   某进程调用 exit() 终止后。
   新进程创建后，调度器会决定是否切换到新进程执行。
   如果当前运行的进程终止，调度器会选择其他进程运行。

6. 总结
   Linux 的进程调度是多任务操作系统的核心功能，其调度时机由内核态的各种事件驱动，主要包括时间片用尽、进程状态变化以及系统资源条件变化等。Linux 通常采用 CFS（完全公平调度器） 和特定场景下的实时调度策略来实现这些调度行为。

实验：使用 gdb 跟踪分析一个 schedule()函数

1、启动MenuOS系统

cd LinuxKernel
rm -rf menu  # 无法克隆，可使用侧边栏上传代码将代码压缩包传入实验楼环境中
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
mv test_exec.c test.c
make rootfs

2、配置gdb，远程调试并设置断点；

cd ..
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
gdb  # 打开另一个终端，使用gdb调试
file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
b schedule
b context_switch
b switch_to
b pick_next_task