MIT 6.S081 Lecture 11: Scheduling 1

Reading

• Read “Scheduling” through Section 7.4
• read code
  

Thread

• thread - one serial execution 一个串行执行代码的单元，只占用一个cpu

• 一个线程区别于其他线程的地方是pc, regs, stack

• interleave thread

  • multi core
  • switch

• shared memory? -> Locks

  • xv6 内核线程共享了内存
  • xv6 用户进程不共享内存
  • Linux 用户进程共享内存

• 其他的多任务解决方案

  • 事件驱动编程
  • 状态机

• challenge

  • switch - interleave 线程调度（scheduling）
  • what to save / restore
  • compute - bound 运算密集进程不肯让出cpu
    • timer interrupts
    • kernel handler
    • yield - switch
    • pre-emptive scheduling 抢占式调度
    • voluntary scheduling 自愿调度

• 线程的state

  • running 在运行
  • runnable 等待被运行
  • sleeping 由于系统调用在等待I/O设备等

Context Switch

• 简化的线程切换过程
  

  • 其主要的设计在于，当要切换线程时，不在用户层直接切换，而在内核切换

• 完整的线程切换过程
  

  • 每个用户线程对应一个内核线程
  • 每个内核线程拥有一个context
  • 每个cpu核心拥有一个调度器线程和保存在cpu结构体中的调度器context
  • 用户线程p1由于timer interrupt或是系统调用等待I/O设备，其数据被保存在tf1中进入对应的内核线程k1
  • 内核线程k1数据被保存在其对应的context并switch到调度器线程s0
  • 调度器线程数据被保存在调度器context并跳到另一个runnable状态的内核线程k2
  • 内核线程k2通过其对应的context恢复数据后执行c程序，该程序通过先前已经被保存的tf2恢复用户进程p2的数据，将运行的线程切换到p2
  • context switch有不同含义，在本课中特指在内核空间中内核线程与调度器线程之间的切换

• 何为“数据”

  • 在p1切换到k1的过程中，数据被保存在trapframe中，主要包括pc，32个通用寄存器和一些有关trap机制的寄存器
  • 在k1切换到s0的过程中，数据被保存在context中，主要包括32个通用寄存器中的callee saved register。不保存pc的原因是在调用切换函数时，pc已经被更改了，没有保存pc的必要