内核抢占与preempt

1 相关数据结构

struct thread_info {
	struct task_struct  *task;      /* main task structure */
	struct exec_domain  *exec_domain;   /* execution domain */
	__u32           flags;      /* low level flags */
	__u32           status;     /* thread synchronous flags */
	__u32           cpu;        /* current CPU */
	int         preempt_count;  /* 0 => preemptable,
                       <0 => BUG */
	mm_segment_t        addr_limit;
	struct restart_block    restart_block;
	void __user     *sysenter_return;
#ifdef CONFIG_X86_32
	unsigned long           previous_esp;   /* ESP of the previous stack in
                       case of nested (IRQ) stacks
                    */
	__u8            supervisor_stack[0];
#endif
	int         uaccess_err;
};
/* how to get the thread information struct from C */
static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
{
	return (struct thread_info *)
    	(current_stack_pointer & ~(THREAD_SIZE - 1));
}
#define preempt_count() (current_thread_info()->preempt_count)

##2 以下内容转自：内核抢占

与其他大部分Unix变体和其他大部分的操作系统不同， Linux完整地支持内核抢占。

在不支持内核抢占的内核中，内核代码可以一直执行，到它完成为止。也就是说，调度程序没有办法在一个内核级的任务正在执行的时候重新调度 – 内核中的各任务是协作方式调度的，不具备抢占性。

在2.6版的内核中，内核引入了抢占能力；现在，只要重新调度是安全的，那么内核就可以在任何时间抢占正在执行的任务。

那么，什么时候重新调度才是安全的呢?只要没有持有锁，内核就可以进行抢占。锁是非抢占区域的标志。由于内核是支持SMP的，所以，如果没有持有锁，那么正在执行的代码就是可重新导入的，也就是可以抢占的。

为了支持内核抢占所作的第一处变动就是每个进程的thread_info引入了 preempt_count(thread_info.preempt_count)计数器。该计数器初始值为0，每当使用锁的时候数值加1，释放锁的时候数值减1。当数值为0的时候，内核就可执行抢占。从中断返回内核空间的时候，内核会检查flag和preempt_count的值。如果flag中TIF_NEED_RESCHED被设置，并且preempt_count为0的话，这说明有一个更为重要的任务需要执行并且可以安全地抢占，此时，调度程序就会调度(抢占当前进程)。如果preempt_count不为0，说明当前任务持有锁，所以抢占是不安全的。这时，就会像通常那样直接从中断返回当前执行进程。如果当前进程所持有的所有的锁都被释放了,那么preemptcount就会重新为0。此时，释放锁的代码会检查need_resched是否被设置。如果是的话，就会调用调度程序。有些内核代码需要允许或禁止内核抢占。

如果内核中的进程被阻塞了，或它显式地调用了schedule()，内核抢占也会显式地发生。这种形式的内核代码从来都是受支持的，因为根本无需额外的逻辑来保证内核可以安全地发生被抢占。如果代码显式的调用了schedule()，那么它应该清楚自己是可以安全地被抢占的。

内核抢占发生在: 当”从中断处理程序”正在执行，且返回内核空间之前内核代码再一次具有可抢占性的时候如果内核中的任务显式的调用schedule() 如果内核中的任务阻塞(这同样也会导致调用schedule())

注: current->threadinfo.flags中TIF_NEED_RESCHED为1，表示当前进程需要执行schedule()释放CPU控制权 current->threadinfo.preemptcount的值不为0，表示当前进程持有锁不能释放CPU控制权(不能被抢占)

当从内核态返回到用户态的时候，要检查是否进行调度，而调度要看两个条件：

1. preempt_count是否为0

2. rescheduled是否置位

检查preempt_count的时候，是统一检查是否为0，也就是说，有4个条件限制，可能不能够进行调度。

preempt_disable()

#define preempt_disable() \ do { \ inc_preempt_count(); \ barrier(); \ while (0)

#define inc_preempt_count() add_preempt_count(1)

会在preempt_enable中释放

add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET) 是在irq_enter()中调用的，记录进入硬件中断处理的次数（计数），会在irq_exit()中释放
__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0)); 在do_softirq中调用的，

static inline void __local_bh_disable(unsigned long ip) { add_preempt_count(SOFTIRQ_OFFSET); barrier(); }
总开关，第一位。

文档信息
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