内核编译，进程调度

2024-01-09 38

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简介： 内核编译，进程调度

@TOC

1 下载源代码

https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/
下载 eg: linux-5.6.18.tar.gz

2 编译

make之前安装如下：
sudo apt install libelf-dev dwarves
可能需要：sudo apt-get install gcc libncurses5-dev build-essential kernel-package libssl-dev kernel-source-* libc6-dev tk8. fakeroot bin86

tar zxvf linux-5.6.18.tar.gz
cd linux-5.6.18
make menuconfig 看有没有提示错误，有错误就解决，直到没有错误，
然后退出make menuconfig的系统配置界面，保存，内核配置的开关都保存在 linux-5.6.18/.config文件中。
正式编译：
make -j4

2.1 编译错误

1 make[1]: * No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'. Stop.
注释掉 linux-5.6.18/.config 中的 ONFIG_MODULE_SIG_KEY="certs/signing_key.pem"
在这里插入图片描述
如果不行，注释两行如下：

#CONFIG_MODULE_SIG_KEY="certs/signing_key.pem"
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYRING=y
#CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="certs/rhel.pem"

3 安装

3.1 模块安装操作：sudo make modules_install

在这里插入图片描述

3.2 安装内核 sudo make install

在这里插入图片描述
把grub的等待时间设置为了3秒 sudo vim /etc/default/grub，以方便在开机的时候切换内核，若是vmware，按住shift即可进入grub菜单

保存退出后，sudo update-grub ，输出信息中也可以看新安装的内核

3.3 验证安装

在这里插入图片描述
进入后发现新安装的内核

4 进程调度CFS及4个调度类

4.1 调度

就是按照某种调度的算法调度，从进程的就绪队列当中选取进程分配CPU，主要是协调CPU等等相关的资源使用。进程高度的目的：最大限度CPU时间。如果调度器支持就绪状态切换到执行状态，同时支持执行状态切换到就绪状态，称该调度器为抢占式调度器。

4.2 调度类

kernel\sched\sched.h

// 结构类类型
struct sched_class {
   
   
  // 操作系统中有多个调度类，按照调度优先级排成一个链表
  const struct sched_class *next;



#ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK

  int uclamp_enabled;

    #endif
// 将进程加入到执行队列当中，即将高度实例（进程）存放到红黑树当中，并对nr_running变量自动加1
    void (*enqueue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
// 从执行队列中删除进程， nr_running -1
    void (*dequeue_task) (struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
// 放弃cpu执行权限，实际上该函数执先出后入队，在这种情况它直接将调度实体存放在红黑树的最右侧
    void (*yield_task)  (struct rq *rq);
    bool (*yield_to_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt);
    // 是否可以被新进程抢占
    void (*check_preempt_curr)(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags);
// 选择下一个要执行的进程
    struct task_struct *(*pick_next_task)(struct rq *rq);
// 将进程施加到运行队列中
    void (*put_prev_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p);
    void (*set_next_task)(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);

#ifdef CONFIG_SMP
    int (*balance)(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf);
    // 为进程选择一个合适的cpu
    int  (*select_task_rq)(struct task_struct *p, int task_cpu, int sd_flag, int flags);
    // 迁移任务到另一个cpu
    void (*migrate_task_rq)(struct task_struct *p, int new_cpu);
    // 用于唤醒一个进程
    void (*task_woken)(struct rq *this_rq, struct task_struct *task);
    // 修改CPU亲和力
    void (*set_cpus_allowed)(struct task_struct *p,
                 const struct cpumask *newmask);
    // 启动禁止运行队列
    void (*rq_online)(struct rq *rq);
    void (*rq_offline)(struct rq *rq);
#endif

4.3 调度类可分为5种

extern const struct sched_class stop_sched_class;  // 停机调度类
extern const struct sched_class dl_sched_class;    // 限期调度类
extern const struct sched_class rt_sched_class;     // 实时调度类
extern const struct sched_class fair_sched_class;    // 公平调度类
extern const struct sched_class idle_sched_class;    // 空闲调度类

这5种调度类的优先级从高到低依次为：

==停机调度类（优先级最高）--->限期--->实时 --->公平--->空闲调度类==

4.4 进程优先级

Linux优先级的源码

include\linux\sched\prio.h

#define MAX_NICE    19
#define MIN_NICE    -20
#define NICE_WIDTH    (MAX_NICE - MIN_NICE + 1)

/*
 * Priority of a process goes from 0..MAX_PRIO-1, valid RT
 * priority is 0..MAX_RT_PRIO-1, and SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH
 * tasks are in the range MAX_RT_PRIO..MAX_PRIO-1. Priority
 * values are inverted: lower p->prio value means higher priority.
 *
 * The MAX_USER_RT_PRIO value allows the actual maximum
 * RT priority to be separate from the value exported to
 * user-space.  This allows kernel threads to set their
 * priority to a value higher than any user task. Note:
 * MAX_RT_PRIO must not be smaller than MAX_USER_RT_PRIO.
 */

#define MAX_USER_RT_PRIO    100
#define MAX_RT_PRIO        MAX_USER_RT_PRIO

#define MAX_PRIO        (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH)
#define DEFAULT_PRIO        (MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH / 2)

4.5 进程分类

实时进程：优先级高，需要立即被执行的进程

普通进程：优先级低，更长执行时间的进程

进程的优先级是一个0--139的整数直接来表示，数字越小优先级越高，其中优先级0-99是留给实时进程，100-139留给普通进程。

4.6 内核调度策略

Linux内核提供一些调度策略供用户应用程序来选择调度器，Linux内核调度策略源码如下：

include\uapi\linux\sched.h

关联代码 cf_rq

/*
 * Scheduling policies
 */
#define SCHED_NORMAL        0        // 普通进程调度策略
#define SCHED_FIFO        1            // 实时进程调度策略
#define SCHED_RR        2            // 实时进程调度策略
#define SCHED_BATCH        3            // 普通进程调度策略
/* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
#define SCHED_IDLE        5            // 普通进程调度策略
#define SCHED_DEADLINE        6        // 限期进程调度策略