關(guān)于 Linux 進(jìn)程的睡眠和喚醒，看這篇就夠了

發(fā)布日期：2017年07月21日文章來(lái)源：www.18dy18dv.com

female viagra review

i am a woman and i took viagra knagis.miga.lv female viagra uk

clomid london drugs

buy clomid tablets

naltrexon

lav dosis naltrexon williamgonzalez.me dosis

amoxil 500mg price

amoxil 500mg price blog.jeannettespecglass.com amoxicillin 500 mg

clomid london

Amoxicillin Online

amoxicillin 500 mg capsules go amoxicillin uk

albuterol

albuterol ventolin vs proair click here albuterol hfa vs ventolin hfa

abortion pill online

abortion pill online usa

1 Linux 進(jìn)程的睡眠和喚醒

在 Linux 中，僅等待 CPU 時(shí)間的進(jìn)程稱(chēng)為就緒進(jìn)程，它們被放置在一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列中，一個(gè)就緒進(jìn)程的狀態(tài)標(biāo)志位為 TASK_RUNNING。一旦一個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程時(shí)間片用完， Linux 內(nèi)核的調(diào)度器會(huì)剝奪這個(gè)進(jìn)程對(duì) CPU 的控制權(quán)，并且從運(yùn)行隊(duì)列中選擇一個(gè)合適的進(jìn)程投入運(yùn)行。

當(dāng)然，一個(gè)進(jìn)程也可以主動(dòng)釋放 CPU 的控制權(quán)。函數(shù) schedule() 是一個(gè)調(diào)度函數(shù)，它可以被一個(gè)進(jìn)程主動(dòng)調(diào)用，從而調(diào)度其它進(jìn)程占用 CPU。一旦這個(gè)主動(dòng)放棄 CPU 的進(jìn)程被重新調(diào)度占用 CPU，那么它將從上次停止執(zhí)行的位置開(kāi)始執(zhí)行，也就是說(shuō)它將從調(diào)用 schedule() 的下一行代碼處開(kāi)始執(zhí)行。

有時(shí)候，進(jìn)程需要等待直到某個(gè)特定的事件發(fā)生，例如設(shè)備初始化完成、I/O 操作完成或定時(shí)器到時(shí)等。在這種情況下，進(jìn)程則必須從運(yùn)行隊(duì)列移出，加入到一個(gè)等待隊(duì)列中，這個(gè)時(shí)候進(jìn)程就進(jìn)入了睡眠狀態(tài)。

Linux 中的進(jìn)程睡眠狀態(tài)有兩種：一種是可中斷的睡眠狀態(tài)，其狀態(tài)標(biāo)志位

TASK_INTERRUPTIBLE；

另一種是不可中斷的睡眠狀態(tài)，其狀態(tài)標(biāo)志位為 TASK_UNINTERRUPTIBLE?？芍袛嗟乃郀顟B(tài)的進(jìn)程會(huì)睡眠直到某個(gè)條件變?yōu)檎?，比如說(shuō)產(chǎn)生一個(gè)硬件中斷、釋放進(jìn)程正在等待的系統(tǒng)資源或是傳遞一個(gè)信號(hào)都可以是喚醒進(jìn)程的條件。不可中斷睡眠狀態(tài)與可中斷睡眠狀態(tài)類(lèi)似，但是它有一個(gè)例外，那就是把信號(hào)傳遞到這種睡眠狀態(tài)的進(jìn)程不能改變它的狀態(tài)，也就是說(shuō)它不響應(yīng)信號(hào)的喚醒。不可中斷睡眠狀態(tài)一般較少用到，但在一些特定情況下這種狀態(tài)還是很有用的，比如說(shuō)：進(jìn)程必須等待，不能被中斷，直到某個(gè)特定的事件發(fā)生。

在現(xiàn)代的 Linux 操作系統(tǒng)中，進(jìn)程一般都是用調(diào)用 schedule() 的方法進(jìn)入睡眠狀態(tài)的，下面的代碼演示了如何讓正在運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)。


sleeping_task = current;


set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


schedule();


func1();


/* Rest of the code ... */

在第一個(gè)語(yǔ)句中，程序存儲(chǔ)了一份進(jìn)程結(jié)構(gòu)指針 sleeping_task，current 是一個(gè)宏，它指向正在執(zhí)行的進(jìn)程結(jié)構(gòu)。set_current_state() 將該進(jìn)程的狀態(tài)從執(zhí)行狀態(tài) TASK_RUNNING 變成睡眠狀態(tài)TASK_INTERRUPTIBLE。如果 schedule() 是被一個(gè)狀態(tài)為T(mén)ASK_RUNNING 的進(jìn)程調(diào)度，那么 schedule() 將調(diào)度另外一個(gè)進(jìn)程占用 CPU；如果 schedule() 是被一個(gè)狀態(tài)為 TASK_INTERRUPTIBLE 或 TASK_UNINTERRUPTIBLE 的進(jìn)程調(diào)度，那么還有一個(gè)附加的步驟將被執(zhí)行：當(dāng)前執(zhí)行的進(jìn)程在另外一個(gè)進(jìn)程被調(diào)度之前會(huì)被從運(yùn)行隊(duì)列中移出，這將導(dǎo)致正在運(yùn)行的那個(gè)進(jìn)程進(jìn)入睡眠，因?yàn)?它已經(jīng)不在運(yùn)行隊(duì)列中了。

我們可以使用下面的這個(gè)函數(shù)將剛才那個(gè)進(jìn)入睡眠的進(jìn)程喚醒。

wake_up_process(sleeping_task);

在調(diào)用了 wake_up_process() 以后，這個(gè)睡眠進(jìn)程的狀態(tài)會(huì)被設(shè)置為 TASK_RUNNING，而且調(diào)度器會(huì)把它加入到運(yùn)行隊(duì)列中去。當(dāng)然，這個(gè)進(jìn)程只有在下次被調(diào)度器調(diào)度到的時(shí)候才能真正地投入運(yùn)行。

2 無(wú)效喚醒

幾乎在所有的情況下，進(jìn)程都會(huì)在檢查了某些條件之后，發(fā)現(xiàn)條件不滿(mǎn)足才進(jìn)入睡眠。可是有的時(shí)候進(jìn)程卻會(huì)在判定條件為真后開(kāi)始睡眠，如果這樣的話進(jìn)程就會(huì)無(wú)限期地休眠下去，這就是所謂的無(wú)效喚醒問(wèn)題。在操作系統(tǒng)中，當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都企圖對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行某種處理，而最后的結(jié)果又取決于進(jìn)程運(yùn)行的順序時(shí)，就會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)條件，這是操作系統(tǒng)中一個(gè)典型的問(wèn)題，無(wú)效喚醒恰恰就是由于競(jìng)爭(zhēng)條件導(dǎo)致的。

設(shè)想有兩個(gè)進(jìn)程 A 和 B，A 進(jìn)程正在處理一個(gè)鏈表，它需要檢查這個(gè)鏈表是否為空，如果不空就對(duì)鏈表里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些操作，同時(shí) B 進(jìn)程也在往這個(gè)鏈表添加節(jié)點(diǎn)。當(dāng)這個(gè)鏈表是空的時(shí)候，由于無(wú)數(shù)據(jù)可操作，這時(shí) A 進(jìn)程就進(jìn)入睡眠，當(dāng) B 進(jìn)程向鏈表里面添加了節(jié)點(diǎn)之后它就喚醒 A 進(jìn)程，其代碼如下：

A 進(jìn)程:


1 spin_lock(&list_lock);


2if(list_empty(&list_head)) {


3 spin_unlock(&list_lock);


4 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


5 schedule();


6 spin_lock(&list_lock);


7 }


8


9/* Rest of the code ... */


10 spin_unlock(&list_lock);

B 進(jìn)程:


100 spin_lock(&list_lock);


101 list_add_tail(&list_head, new_node);


102 spin_unlock(&list_lock);


103 wake_up_process(processa_task);

這里會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，假如當(dāng) A 進(jìn)程執(zhí)行到第 3 行后第 4 行前的時(shí)候，B 進(jìn)程被另外一個(gè)處理器調(diào)度投入運(yùn)行。在這個(gè)時(shí)間片內(nèi)，B 進(jìn)程執(zhí)行完了它所有的指令，因此它試圖喚醒 A 進(jìn)程，而此時(shí)的 A 進(jìn)程還沒(méi)有進(jìn)入睡眠，所以喚醒操作無(wú)效。在這之后，A 進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，它會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為這個(gè)時(shí)候鏈表仍然是空的，于是將自己的狀態(tài)設(shè)置為 TASK_INTERRUPTIBLE 然后調(diào)用 schedule() 進(jìn)入睡眠。由于錯(cuò)過(guò)了 B 進(jìn)程喚醒，它將會(huì)無(wú)限期的睡眠下去，這就是無(wú)效喚醒問(wèn)題，因?yàn)榧词规湵碇杏袛?shù)據(jù)需要處理，A 進(jìn)程也還是睡眠了。

3 避免無(wú)效喚醒

如何避免無(wú)效喚醒問(wèn)題呢？我們發(fā)現(xiàn)無(wú)效喚醒主要發(fā)生在檢查條件之后和進(jìn)程狀態(tài)被設(shè)置為睡眠狀態(tài)之前，本來(lái) B 進(jìn)程的 wake_up_process() 提供了一次將 A 進(jìn)程狀態(tài)置為 TASK_RUNNING 的機(jī)會(huì)，可惜這個(gè)時(shí)候 A 進(jìn)程的狀態(tài)仍然是 TASK_RUNNING，所以 wake_up_process() 將 A 進(jìn)程狀態(tài)從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)的努力沒(méi)有起到預(yù)期的作用。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須使用一種保障機(jī)制使得判斷鏈表為空和設(shè)置進(jìn)程狀態(tài)為睡眠狀態(tài)成為一個(gè)不可分割的步驟才行，也就是必須消除競(jìng)爭(zhēng)條件產(chǎn)生的根源，這樣在這之后出現(xiàn)的 wake_up_process () 就可以起到喚醒狀態(tài)是睡眠狀態(tài)的進(jìn)程的作用了。
找到了原因后，重新設(shè)計(jì)一下 A 進(jìn)程的代碼結(jié)構(gòu)，就可以避免上面例子中的無(wú)效喚醒問(wèn)題了。

A 進(jìn)程:


1 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


2 spin_lock(&list_lock);


3if(list_empty(&list_head)) {


4 spin_unlock(&list_lock);


5 schedule();


6 spin_lock(&list_lock);


7 }


8 set_current_state(TASK_RUNNING);


9


10/* Rest of the code ... */


11 spin_unlock(&list_lock);

可以看到，這段代碼在測(cè)試條件之前就將當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)設(shè)置成 TASK_INTERRUPTIBLE 了，并且在鏈表不為空的情況下又將自己置為 TASK_RUNNING 狀態(tài)。這樣一來(lái)如果 B 進(jìn)程在 A 進(jìn)程進(jìn)程檢查了鏈表為空以后調(diào)用 wake_up_process()，那么 A 進(jìn)程的狀態(tài)就會(huì)自動(dòng)由原來(lái) TASK_INTERRUPTIBLE變成 TASK_RUNNING，此后即使進(jìn)程又調(diào)用了 schedule()，由于它現(xiàn)在的狀態(tài)是 TASK_RUNNING，所以仍然不會(huì)被從運(yùn)行隊(duì)列中移出，因而不會(huì)錯(cuò)誤的進(jìn)入睡眠，當(dāng)然也就避免了無(wú)效喚醒問(wèn)題。

4 Linux 內(nèi)核的例子

在 Linux 操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的穩(wěn)定性至關(guān)重要，為了避免在 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核中出現(xiàn)無(wú)效喚醒問(wèn)題，
Linux 內(nèi)核在需要進(jìn)程睡眠的時(shí)候應(yīng)該使用類(lèi)似如下的操作：


/* ‘q’是我們希望睡眠的等待隊(duì)列 */


DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);


add_wait_queue(q, &wait);


set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


/* 或 TASK_INTERRUPTIBLE */


while(!condition) /* ‘condition’ 是等待的條件 */


schedule();


set_current_state(TASK_RUNNING);


remove_wait_queue(q, &wait);

上面的操作，使得進(jìn)程通過(guò)下面的一系列步驟安全地將自己加入到一個(gè)等待隊(duì)列中進(jìn)行睡眠：首先調(diào)用 DECLARE_WAITQUEUE () 創(chuàng)建一個(gè)等待隊(duì)列的項(xiàng)，然后調(diào)用 add_wait_queue() 把自己加入到等待隊(duì)列中，并且將進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為T(mén)ASK_INTERRUPTIBLE 或者 TASK_INTERRUPTIBLE。然后循環(huán)檢查條件是否為真：如果是的話就沒(méi)有必要睡眠，如果條件不為真，就調(diào)用 schedule()。當(dāng)進(jìn)程檢查的條件滿(mǎn)足后，進(jìn)程又將自己設(shè)置為 TASK_RUNNING 并調(diào)用 remove_wait_queue() 將自己移出等待隊(duì)列。

從上面可以看到，Linux 的內(nèi)核代碼維護(hù)者也是在進(jìn)程檢查條件之前就設(shè)置進(jìn)程的狀態(tài)為睡眠狀態(tài)，然后才循環(huán)檢查條件。如果在進(jìn)程開(kāi)始睡眠之前條件就已經(jīng)達(dá)成了，那么循環(huán)會(huì)退出并用 set_current_state() 將自己的狀態(tài)設(shè)置為就緒，這樣同樣保證了進(jìn)程不會(huì)存在錯(cuò)誤的進(jìn)入睡眠的傾向，當(dāng)然也就不會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)無(wú)效喚醒問(wèn)題。

下面讓我們用 linux 內(nèi)核中的實(shí)例來(lái)看看 Linux 內(nèi)核是如何避免無(wú)效睡眠的，這段代碼出自 Linux2.6 的內(nèi)核 (linux-2.6.11/kernel/sched.c: 4254):


4253/* Wait for kthread_stop */


4254 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


4255while (!kthread_should_stop()) {


4256 schedule();


4257 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);


4258 }


4259 __set_current_state(TASK_RUNNING);


4260return0;

上面的這些代碼屬于遷移服務(wù)線程 migration_thread，這個(gè)線程不斷地檢查 kthread_should_stop()，

直到 kthread_should_stop() 返回 1 它才可以退出循環(huán)，也就是說(shuō)只要 kthread_should_stop() 返回 0 該進(jìn)程就會(huì)一直睡眠。從代碼中我們可以看出，檢查 kthread_should_stop() 確實(shí)是在進(jìn)程的狀態(tài)被置為 TASK_INTERRUPTIBLE 后才開(kāi)始執(zhí)行的。因此，如果在條件檢查之后但是在 schedule() 之前有其他進(jìn)程試圖喚醒它，那么該進(jìn)程的喚醒操作不會(huì)失效。

小結(jié)

通過(guò)上面的討論，可以發(fā)現(xiàn)在 Linux 中避免進(jìn)程的無(wú)效喚醒的關(guān)鍵是在進(jìn)程檢查條件之前就將進(jìn)程的狀態(tài)置為 TASK_INTERRUPTIBLE 或 TASK_UNINTERRUPTIBLE，并且如果檢查的條件滿(mǎn)足的話就應(yīng)該將其狀態(tài)重新設(shè)置為 TASK_RUNNING。這樣無(wú)論進(jìn)程等待的條件是否滿(mǎn)足，進(jìn)程都不會(huì)因?yàn)楸灰瞥鼍途w隊(duì)列而錯(cuò)誤地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而避免了無(wú)效喚醒問(wèn)題。

上一篇:網(wǎng)絡(luò)工程師應(yīng)具備的職能、技術(shù)及素質(zhì)

下一篇:對(duì)于html5的全景和前端的發(fā)展未來(lái)在哪

返回列表

在线观看成人无码AV,久久综合九色综合欧美狠狠,被按摩的人妻中文字幕,GOGOGO高清在线观看免费

新聞資訊

關(guān)于 Linux 進(jìn)程的睡眠和喚醒，看這篇就夠了

在线观看成人无码AV,久久综合九色综合欧美狠狠,被按摩的人妻中文字幕,GOGOGO高清在线观看免费

新聞資訊

關(guān)于 Linux 進(jìn)程的睡眠和喚醒 ，看這篇就夠了

關(guān)于 Linux 進(jìn)程的睡眠和喚醒，看這篇就夠了