切换到用户模式时，非抢占式内核和抢占式内核之间有什么区别？

Question

我正在阅读“理解Linux内核，第3版”，并在第5章“内核抢占”一节中说：

  

所有进程切换都由switch_to宏执行。在先发制人   和非抢占式内核，进程完成后会发生进程切换   调用一些内核活动线程和调度程序。但是，在非抢占式内核中，除非切换，否则无法替换当前进程   到用户模式。

我仍然没有看到非抢占式内核和抢先式内核之间的区别，因为您需要等待当前进程切换到用户模式的任何方式。

假设有一个进程 p 在内核模式下运行，其时间段到期，然后调用scheduler_tick()，并设置NEED_RESCHED标志> p 的。 但只有在 p 切换到用户模式时才会调用schedule()（对吗？）。

那么如果 p 永远不会切换到用户模式呢？

如果它切换到用户模式，但在scheduler_tick()设置NEED_RESCHED和 p 实际切换到用户模式的那一刻之间需要“很长”时间 - 那么它使用的不仅仅是量子？

Answer 1

在非抢占式内核中，在返回用户空间时（以及系统调用阻塞的任何地方，也在空闲任务上）调用schedule()。

在抢占式内核中，从任何中断返回时也会调用schedule()，并且在其他一些地方也会调用mutex_unlock()，例如在 process A userspace → process A kernelspace → device ISR → timer ISR syscall device IRQ timer IRQ 慢速路径上，在接收网络数据包的某些条件下，......

作为一个例子，假设一个进程A发出一个被设备生成的中断中断的系统调用，然后由一个定时器中断中断：

{{1}}

当计时器ISR结束时，它返回另一个ISR，然后返回到内核空间，然后返回到用户空间。抢占式内核会检查是否需要在每次返回时重新安排进程。非抢占式内核仅在返回用户空间时进行检查。

Answer 2

有两种方法可以切换流程：

1. 该过程产生CPU;或
2. 操作系统对流程说“你现在已经完成了。＆＃34;

第一个发生在进程执行某些不允许它继续的操作时。例如，执行SLEEP类型的功能或执行I / O（例如，到磁盘或终端，并且必须等待用户响应）。

第二种情况发生在操作系统的内部定时器熄灭时，作为处理定时器中断的一部分，操作系统确定应该运行另一个进程。

仅处理第一类上下文切换的内核是非抢占式的。处理这两种类型的上下文切换的内核是抢占式的。

请注意，屈服需要执行系统服务。这需要触发异常来调用内核模式系统服务处理程序。

抢占需要中断。在大多数非英特尔系统中，异常和中断以相同的方式处理（英特尔提供多种方式来执行异常）。在大多数系统中，从中断和异常返回的过程是相同的。

两种情况下的上下文切换都发生在进程返回用户模式之前。当进程恢复执行时，首先要做的是从内核模式返回到用户模式。

  

但是，在非抢占式内核中，除非要切换到用户模式，否则无法替换当前进程。

这是一个定性陈述。正常的产量顺序是：

1. 触发异常
2. 进入内核模式
3. 发送给系统服务处理程序
4. 做事
5. 告诉O / S屈服。 上下文切换
6. 告诉O / S进程可以再次运行，会发生一些事件。
7. OS以内核模式恢复进程。
8. 进程退出内核模式
9. 进程以用户模式快捷方式恢复。

这本书的陈述是＃7和＃8之间没有或很少发生。这通常是正确的，但完全有可能系统服务可以在那里投入更多的工作。它没有正常发生。