Роберт Лав - Разработка ядра Linux

Функция балансировки нагрузки вызывается при заблокированной очереди выполнения текущего процессора, прерывания при этом также запрещены, чтобы защитить очередь выполнения от конкурирующего доступа. В том случае, когда функция load_balance()вызывается из функции schedule(), цель ее вызова вполне ясна, потому что текущая очередь выполнения пуста и нахождение процессов в других очередях с последующим их проталкиванием в текущую очередь позволяет получить преимущества. Когда система балансировки нагрузки активизируется посредством таймера, то ее задача может быть не так очевидна. В данном случае это необходимо для устранения любого дисбаланса между очередями выполнения, чтобы поддерживать их в почти одинаковом состоянии, как показано на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Система балансировки нагрузки

Функция load_balance()и связанные с ней функции сравнительно большие и сложные, хотя шаги, которые они предпринимают, достаточно ясны.

• Функция load_balance()вызывает функцию find_busiest_queue()для определения наиболее загруженной очереди выполнения. Другими словами — очередь с наибольшим количеством процессов в ней. Если нет очереди выполнения, количество процессов в которой на 25% больше, чем в дайной очереди, то функция find_busiest_queue()возвращает значение NULLи происходит возврат из функции load_balance(). В другом случае возвращается указатель на самую загруженную очередь.

• Функция load_balance()принимает решение о том, из какого массива приоритетов самой загруженной очереди будут проталкиваться процессы. Истекший массив является более предпочтительным, так как содержащиеся в нем задачи не выполнялись достаточно долгое время и, скорее всего, не находятся в кэше процессора (т.е. не активны в кэше, not "cache hot"). Если истекший массив приоритетов пуст, то ничего не остается, как использовать активный массив.

• Функция load_balance()находит непустой список заданий, соответствующий самому высокому приоритету (с самым маленьким номером), так как важно более равномерно распределять задания с высоким приоритетом, чем с низким.

• Каждое задание с данным приоритетом анализируется для определения задания, которое не выполняется, не запрещено для миграции из-за процессорной привязки и не активно в кэше. Если найдена задача, которая удовлетворяет этому критерию, то вызывается функция pull_task()для проталкивания этой задачи из наиболее загруженной очереди в данную очередь.

• Пока очереди выполнения остаются разбалансированными, предыдущие два шага повторяются и необходимое количество заданий проталкивается из самой загруженной очереди выполнения в данную очередь выполнения. В конце концов, когда дисбаланс устранен, очередь выполнения разблокируется и происходит возврат из функции load_balance().

Далее показана функция load_balance(), немного упрощенная, но содержащая все важные детали.

static int load_balance(int this_cpu, runqueue_t *this_rq,

struct sched_domain *sd, enum idle_type idle) {

struct sched_group *group;

runqueue_t *busiest;

unsigned long imbalance;

int nr_moved;

spin_lock(&this_rq->lock);

group = find_busiest_group(sd, this_cpu, &imbalance, idle);

if (!group)

goto out_balanced;

busiest = find_busiest_queue(group);

if (!busiest)

goto out_balanced;

nr_moved = 0;

if (busiest->nr_running > 1) {

double_lock_balance(this_rq, busiest);

nr_moved = move_tasks(this_rq, this_cpu, busiest,

imbalance, sd, idle);

spin_unlock(&busiest->lock);

}

spin_unlock(&this_rq->lock);

if (!nr_moved) {

sd->nr_balance_failed++;

if (unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2)) {

int wake = 0;

spin_lock(&busiest->lock);

if (!busiest->active_balance) {

busiest->active_balance = 1;

busiest->push_cpu = this_cpu;

wake = 1;

}

spin_unlock(&busiest->lock);

if (wake)

wake_up_process(busiest->migration_thread);

sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries;

}

} else

sd->nr_balance_failed = 0;

sd->balance_interval = sd->min_interval;

return nr_moved;

out_balanced:

spin_unlock(&this_rq->lock);

if (sd->balance_interval < sd->max_interval)

sd->balance_interval *= 2;

return 0;

}

Переключение контекста — это переключение от одной, готовой к выполнению задачи к другой. Это переключение производится с помощью функции context_switch(), определенной в файле kernel/sched.c. Данная функция вызывается функцией schedule(), когда новый процесс выбирается для выполнения. При этом выполняются следующие шаги.