Wywłaszczalne jądro (kernel preemption)

Kiedy potrzebna jest nam szybka reakcja na zdarzenie:

• systemy krytyczne fabryk, elektrowni itp.
• systemy przetwarzające dane multimedialne
• szybsza interakcja z użytkownikiem np. GUI
• zwiększone wykorzystanie urządzeń I/O

Linux <= 2.4

• wywłaszczanie procesów w trybie użytkownika po wystąpieniu zdarzenia (np. IRQ) oraz po upływie kwantu czasu
• klasy "realtime" schedulera: SCHED_FIFO i SCHED_RR
• uprzywilejowanie interaktywnych procesów

• długotrwałe operacje w trybie jądra uniemożliwiały przerwanie procesu

• Długotrwałe blokowanie przerwań
• Długotrwałe przebywanie poprzedniego procesu w trybie jądra
• Czas działania schedulera

Linux >= 2.6

W jądrze 2.6 istnieje mozliwość wywłaszczenia procesu działającego u trybie jądra, co dotąd nie było możliwe. Jest to przede wszystkim potrzebne zarówno dla aplikacji krytycznych, w których liczy się czas rekacji na zdarzenie, jak i GUI. Linux 2.6 nie jest systemem RTOS (Real Time OS) w pełni definicji tego systemu, ale gwarantuje, że prawie wszystkie operacje będą obsłużone w danym okresie czasu. Co prawda pozostają operacje, których nie można rozdzielić, jednak dla użytkownika opóźnienia z tego wynikające ją niezauważalne. W większości przypadków użytkownicy czują poprawę interakcyjności systemu.

• pozwala wywłaszczać procesy pracujące w trybie jądra
• na ogół wiązało się to ze znacznym skomplikowaniem systemu, wprowadzeniem blokad i wydłużeniem kodu jądra, w Linuxie jest inaczej - blokowanie wywłaszczania zintegrowane ze spinlock'ami
• oryginalna implementacja: patche do Linuxa 2.4 od 2.5.4 włączone do oficjalnego jądra
• opcjonalne - można wyłączyć podczas kompilacji

• każdy proces ma licznik zagnieżdżonych wywołań preempt_disable()
• preempt_disable() zwiększa licznik, a preempt_enable() go zmniejsza
• wywłaszczenie może nastąpić gdy preempt_count() == 0
• zmniejszamy rozmiar sekcji krytycznych
• zwiększamy liczbę wywołań schedule() w różnych miejscach w kodzie jądra
• zmieniono implementację spinlock'ów, możliwe jest wywłaszczenie procesu czekającego na spinlock'u

• nie można wywłaszczać kodu pomiędzy preempt_disable() a preempt_enable()
• domyślnie ochronione przed wywłaszczaniem są handlery przerwań i sam scheduler
• nie jest wywłaszczany kod, który działa z zablokowanymi przerwaniami (tu trzeba uważać)

• Nowości w Linux 2.6
  
• Wonderful World of Linux 2.6 - Joe Pranevich
  
  

Powrót