OK6410A开发板(八)18linux5.11OK6410Astart_kernel功能角度第二阶段之idle进程

idle 进程 相关的打印: 无
idle 进程相关的 函数__mmap_switched 中的 ARM( ldmia r4!, {r0, r1, sp} ) sched_init


idle 相关函数

start_kernelsched_init// 因为 1.__mmap_switched 中的 ARM( ldmia r4!, {r0, r1, sp} ) // 因为 2.__mmap_switched_data 中的 .long init_thread_union &＃43; THREAD_START_SP &＃64; sp/*include/asm-generic/current.h#define current get_current()#define get_current() (current_thread_info()->task)arch/arm/include/asm/thread_info.hcurrent_thread_inforeturn (struct thread_info *) (current_stack_pointer & ~(THREAD_SIZE - 1));arch/arm/include/asm/percpu.hregister unsigned long current_stack_pointer asm ("sp");*/// current 等于 &init_task// smp_processor_id() 等于 0 init_idle(current, smp_processor_id()); // 用idle制作当前进程(current),并将 sched_class 设置为 idle_sched_class.启动时就能显示为...进程// DECLARE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct rq, runqueues);// #define cpu_rq(cpu) (&per_cpu(runqueues, (cpu)))struct rq *rq &＃61; cpu_rq(cpu);// 下面 idle 为 &init_task__sched_fork(0, idle);// 设置 tcb 中的 进程调度相关的成员上锁idle->state &＃61; TASK_RUNNING;rq->idle &＃61; idle;解锁idle->sched_class &＃61; &idle_sched_class;fork_init// create a slab on which task_structs can be allocatedtask_struct_cachep &＃61; kmem_cache_create_usercopy("task_struct"// 设置最大进程数目set_max_threads(MAX_THREADS);// 将0号进程的task_t结构中的进程数资源限制的 当前值 设置为系统允许进程的一半init_task.signal->rlim[RLIMIT_NPROC].rlim_cur &＃61; max_threads/2;// 将0号进程的task_t结构中的进程数资源限制的 最大值 设置为系统允许进程的一半// init_task.signal->rlim[RLIMIT_NPROC].rlim_max &＃61; max_threads/2;arch_call_rest_initrest_initpid &＃61; kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);pid &＃61; kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);// 问题 : 从裸机 到 进程0 是什么时候开始,什么时候结束的从 stext就开始了到 start_kernel->rest_init->schedule_preempt_disabled -> schedule -> __schedule -> context_switch 结束// 此时 cpu 就要执行 另一个进程了.// 问题 : 创建进程0 的时候 init_task 是什么时候挂载到 strcuct rq 上的早先版本中&＃xff0c;idle是参与调度的&＃xff0c;所以将其优先级设为最低&＃xff0c;当没有其他进程可以运行时&＃xff0c;才会调度执行 idle而目前的版本中idle并不在运行队列中参与调度&＃xff0c;而是在cpu全局运行队列rq中含idle指针&＃xff0c;指向idle进程, 在调度器发现运行队列为空的时候运行, 调入运行init_idle -> rq->idle &＃61; idle;// 问题 : 创建进程0 的时候 怎么处理 入口函数的? 此时linux裸机已经在跑了,没有入口idle 进程的建立的 过程 // 其实就是 init_task 结构体初始化的过程1.sp 的初始化// __mmap_switched -> ARM( ldmia r4!, {r0, r1, sp} )// __mmap_switched_data:// .long init_thread_union &＃43; THREAD_START_SP &＃64; sp// 在链接过程中确定了 一个值 (该值与 init_thread_union 相关)// 将该值 写入 sp 中// start_kernel 在 sp 对应的栈 中运行2.TCB(init_task&init_thread_info)结构体的建立// 静态创建的,不需要创建// init_task&init_thread_info 是给 idle(一开始的裸机) 准备的 TCB3.TCB(init_task&init_thread_info)结构体的定位// idle 找到 为 它 准备的 TCB// 根据current 找到该 裸机(后来的idle) 对应的结构体(init_task&init_thread_info)// init_task 是 idle 进程的 信息1,供调度器(schedule)选择下一个进程用// init_thread_info.cpu_context 是 idle进程的信息2,存储寄存器信息4. init_idle:idle 进程的 信息1(init_task) 的初始化//供 调度算法 选择 哪个进程 为 下一个进程//5. kernel_thread/fork 的时候 建立了 其他(kenel_init) 进程6. schedule:idle 进程的 信息2(init_thread_info.cpu_context) 的初始化// 当前寄存器信息的保存// idle调出 start_kernel->rest_init->schedule_preempt_disabled -> schedule -> __schedule -> context_switch// 的时候 , 保存了 idle 的 各个寄存器 到 idle进程的信息2(init_thread_info.cpu_context)// 这个过程是调度器的一部分,但是同时也是idle TCB 结构体初始化过程的一部分7. 其他进程调用 schedule , 选中 init_task 为 下一个 进程// schedule -> __schedule -> pick_next_task8. 将 init_task 对应的 init_thread_info.cpu_context 恢复到寄存器中// idle调入 schedule -> __schedule -> context_switch// 的时候 , 恢复了 idle进程的信息2(init_thread_info.cpu_context) 到 寄存器// 此时,idle 重新执行

进程idle的建立

• 各个cpu 上0号进程 idle 的建立

创建过程
与cpu 的关系cpu0 上的 idle进程内核裸机程序(在 创建init 进程之前可以这么称呼吧) 在调用 sched_init 之后将自己变成了 0 号内核进程idle// 这里要明白 裸机 和 进程的区别// 进程比裸机 多了 以下内容// 1.tcb,且 tcb的状态要设置好,其中 : 调度器要认识该tcb// 2.进程代码运行的时候可以随时切出// 那么 裸机切换到 进程(进程0)的时候,就需要做这些设置// 什么时候能判断 该 idle0 创建成功了// 0.current 能够索引当前的 tcb,start_kernel 刚进入时就已经能索引了(和__mmap_switched中赋值sp有关)// 1.idle 又创建了一个线程A,idle 放弃cpu ,A开始正常运行,且能和idle进程正常调度// 这就需要知道 调度器, 调度器 使用的 task_struct 序列start_kernel -> sched_init -> init_idle(current, smp_processor_id());-> __sched_fork(0, idle);-> idle->state &＃61; TASK_RUNNING;0号内核进程 在创建了init和kthreadd进程后, 调用cpu_idle()开始做idle循环start_kernel -> arch_call_rest_init -> rest_init-> cpu_startup_entry-> do_idle// 问题 : task_struct 结构体在哪里 // bootloader 转接给 kernel 之前 , 只有cpu0 在 跑 流程代码, 其他的cpu1...都是 halt 住的
cpu1 上的 idle 进程cpu0 上的 init内核进程在演变成/sbin/init之前&＃xff0c;会调用 smp_init(),让cpu1,cpu2 ... 开始启动cpu1,cpu2 ... 启动过程中 会调用 如下函数,创建 对应cpu上的 idle进程task &＃61; copy_process(CLONE_VM, 0, idle_regs(&regs), 0, NULL, NULL, 0); init_idle(task, cpu);从而创建 cpu1 上的 idle进程,cpu2 上的 idle进程, ...cpu0:smp_initidle_threads_initfor_each_possible_cpu idle_initfork_idlecopy_processbringup_nonboot_cpuscpu_up_cpu_upsmp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle); / 即 psci_boot_secondarypsci_ops.cpu_on // 对应 0.1 版本的 psci为 psci_0_1_cpu_onpsci_0_1_cpu_on__psci_cpu_oninvoke_psci_fn // 调用什么 取决于 set_conduit 的设定值__invoke_psci_fn_smcarm_smccc_smc__arm_smccc_smcSMCCC SMCCC_SMC__SMC0xE1600070 | (((imm4) & 0xF) << 0),0xF7F08000 | (((imm4) & 0xF) << 16)cpu1:secondary_startup__secondary_switchedsecondary_start_kernelpr_debug("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE);do_idle// 问题 : task_struct 结构体在哪里 // 作用是什么,为什么一个cpu上有一个

前两次调度时机

• 第一次调度时机

start_kernel->rest_init->schedule_preempt_disabled -> schedule -> __schedule -> context_switch调度到了 kthreadd

• 第二次调度时机

kthreadd -> schedule -> __schedule -> context_switch
调度到了 kernel_init


idle 流程

• idle 的流程

当需要调度时 , need_resched() 为 1
cpu_startup_entryschedule_preempt_disabledschedule当不需要调度时, need_resched() 为 0cpu_startup_entrycpu_idle_loopcpuidle_idle_callarch_cpu_idlecpu_do_idlecpu_v7_do_idledsbwfiret lr

• 什么时候设置的 need_resched

TODO


其他

• thread->cpu_context

kernel_init : r4:0,r5:c0535d3c(kernel_init),pc:c010015c(ret_from_fork)
kthreadd : r4:0,r5:c012cc14(kthreadd),pc:c010015c(ret_from_fork)
---
idle
rest_init : r4:0,r5:0,pc:0
schedule_preempt_disabled -> schedule -> __schedule -> context_switch 中设置了 r4 r5 r6
do_idle : r4:c0e55d08(init_stack/init_thread_info/init_thread_union),r5:c0805980(init_task),pc:c0536778(__schedule中)

• idle 堆栈

Freeing unused kernel memory: 1024K 前的堆栈
[14:57:54]CPU: 0 PID: 0 Comm: swapper Not tainted 5.11.0-00008-g0cf53aa024f-dirty #180
[14:57:54]Hardware name: SMDK6410
[14:57:54][<c0105b60>] (unwind_backtrace) from [<c010477c>] (show_stack&＃43;0x10/0x14)
[14:57:54][<c010477c>] (show_stack) from [<c0135434>] (do_idle&＃43;0x8/0xd4)
[14:57:54][<c0135434>] (do_idle) from [<c01357d0>] (cpu_startup_entry&＃43;0x10/0x14)
[14:57:54][<c01357d0>] (cpu_startup_entry) from [<c07016c8>] (start_kernel&＃43;0xbf4/0xe0c)
[14:57:54][<c07016c8>] (start_kernel) from [<00000000>] (0x0)Freeing unused kernel memory: 1024K 后的堆栈
[14:57:54]CPU: 0 PID: 0 Comm: swapper Not tainted 5.11.0-00008-g0cf53aa024f-dirty #180
[14:57:54]Hardware name: SMDK6410
[14:57:54][<c0105b60>] (unwind_backtrace) from [<c010477c>] (show_stack&＃43;0x10/0x14)
[14:57:54][<c010477c>] (show_stack) from [<c0135434>] (do_idle&＃43;0x8/0xd4)
[14:57:54][<c0135434>] (do_idle) from [<c01357d0>] (cpu_startup_entry&＃43;0x10/0x14)
[14:57:54][<c01357d0>] (cpu_startup_entry) from [<c07016c8>] (start_kernel&＃43;0xbf4/0xe0c)

• kenel_init 堆栈

[14:57:47]CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper Not tainted 5.11.0-00008-g0cf53aa024f-dirty #180
[14:57:47]Hardware name: SMDK6410
[14:57:47][<c0105b60>] (unwind_backtrace) from [<c010477c>] (show_stack&＃43;0x10/0x14)
[14:57:47][<c010477c>] (show_stack) from [<c015a7f4>] (__clocksource_update_freq_scale&＃43;0x8c/0x224)
[14:57:47][<c015a7f4>] (__clocksource_update_freq_scale) from [<c015a9bc>] (__clocksource_register_scale&＃43;0x30/0x104)
[14:57:47][<c015a9bc>] (__clocksource_register_scale) from [<c0701954>] (do_one_initcall&＃43;0x74/0x18c)
[14:57:47][<c0701954>] (do_one_initcall) from [<c0701bf0>] (kernel_init_freeable&＃43;0x130/0x1b0)
[14:57:47][<c0701bf0>] (kernel_init_freeable) from [<c0535c4c>] (kernel_init&＃43;0x8/0x11c)
[14:57:47][<c0535c4c>] (kernel_init) from [<c0100170>] (ret_from_fork&＃43;0x14/0x24)
[14:57:47]Exception stack(0xc144bfb0 to 0xc144bff8)
[14:57:47]bfa0: 00000000 00000000 00000000 00000000
[14:57:47]bfc0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
[14:57:47]bfe0: 00000000 00000000 00000000 00000000 00000013 00000000

• 调度类

有五种调度类&＃xff1a;fair_sched_class&＃xff0c;现在较高版本的Linux上也就是CFS(Completely Fair Scheduler)&＃xff0c;Linux上面主要的调度方式&＃xff0c;由CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED宏控制
rt_sched_class&＃xff0c;由CONFIG_RT_GROUP_SCHED宏控制&＃xff0c;实时调度类型。
dl_sched_class&＃xff0c;deadline调度类&＃xff0c;实时调度中较高级别的调度类型&＃xff0c;一般之后在系统紧急情况下会调用&＃xff1b;
stop_sched_class&＃xff0c;最高优先级的调度类型&＃xff0c;属于实时调度类型的一种&＃xff0c;在系统终止时会在其上创建进程进入调度。
idle_sched_class&＃xff0c;优先级最低&＃xff0c;在系统空闲时才会进入该调度类型调度&＃xff0c;一般系统中只有一个idle&＃xff0c;那就是初始化进程init_task&＃xff0c;在初始化完成后它将自己设置为idle进程&＃xff0c;并不做更多工作。