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Sched rt doc (#163)

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kong 2 years ago
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  1. 24 0
      docs/kernel/sched/cfs.md
  2. 14 0
      docs/kernel/sched/core.md
  3. 3 0
      docs/kernel/sched/index.rst
  4. 59 0
      docs/kernel/sched/rt.md

+ 24 - 0
docs/kernel/sched/cfs.md

@@ -0,0 +1,24 @@
+# 完全公平调度器相关的api
+
+   CFS(Completely Fair Scheduler),顾名思义,完全公平调度器。CFS作为主线调度器之一,也是最典型的O(1)调度器之一
+
+## 1. CFSQueue 介绍
+
+   CFSQueue是用来存放普通进程的调度队列,每个CPU维护一个RTQueue,主要使用Vec作为主要存储结构来实现。
+
+### 1.1 主要函数
+1. enqueue(): 将pcb入队列
+2. dequeue(): 将pcb从调度队列中弹出,若队列为空,则返回IDLE进程的pcb
+3. sort(): 将进程按照虚拟运行时间的升序进行排列
+
+## 2. SchedulerCFS 介绍
+
+   CFS调度器类,主要实现了CFS调度器类的初始化以及调度功能函数。
+
+### 2.1 主要函数
+
+1. sched(): 是对于Scheduler trait的sched()实现,是实时进程进行调度时的逻辑处理,该函数会返回接下来要执行的pcb,若没有符合要求的pcb,返回None
+2. enqueue(): 同样是对于Scheduler trait的sched()实现,将一个pcb加入调度器的调度队列
+3. update_cpu_exec_proc_jiffies(): 更新这个cpu上,这个进程的可执行时间。
+4. timer_update_jiffies(): 时钟中断到来时,由sched的core模块中的函数,调用本函数,更新CFS进程的可执行时间
+

+ 14 - 0
docs/kernel/sched/core.md

@@ -0,0 +1,14 @@
+# 进程调度器相关的api
+
+   定义了DragonOS的进程调度相关的api,是系统进行进程调度的接口。同时也抽象出了Scheduler的trait,以供具体的调度器实现 
+
+## 1. 调度器介绍
+
+   一般来说,一个系统会同时处理多个请求,但是其资源是优先的,调度就是用来协调每个请求对资源的使用的方法。
+
+### 1.1 主要函数
+1. cpu_executing(): 获取指定的cpu上正在执行的进程的pcb
+2. sched_enqueue(): 将进程加入调度队列
+3. sched_init(): 初始化进程调度器模块
+4. sched_update_jiffies(): 当时钟中断到达时,更新时间片。*请注意,该函数只能被时钟中断处理程序调用*
+5. sys_sched(): 让系统立即运行调度器的系统调用。*请注意,该系统调用不能由ring3的程序发起*

+ 3 - 0
docs/kernel/sched/index.rst

@@ -9,3 +9,6 @@ DragonOS调度
 
    c_waiting
    rust_waiting
+   core
+   cfs
+   rt

+ 59 - 0
docs/kernel/sched/rt.md

@@ -0,0 +1,59 @@
+# 实时进程调度器相关的api
+
+   RT(realtime scheduler),实时调度器。实时调度是为了完成实时处理任务而分配CPU的调度方法。
+
+  DragonOS的进程分为“实时进程”和“普通进程”两类;实时进程的优先级高于普通进程,如果当前的系统的执行队列中有“实时进程”,RT调度器会优先选择实时进程;如果队列中会有多个实时进程,调度器会选择优先级最高的实时进程来执行;
+
+
+## 1. RTQueue 介绍
+
+   RTQueue是用来存放state为running的实时进程的调度队列,每个CPU维护一个RTQueue,主要使用Vec作为主要存储结构来实现。
+
+### 1.1 主要函数
+1. enqueue(): 将pcb入队列
+2. dequeue(): 将pcb出队列
+
+## 2. SchedulerRT 介绍
+
+   RT调度器类,主要实现了RT调度器类的初始化以及调度功能函数。
+
+### 2.1 主要函数
+1. pick_next_task_rt(): 获取当前CPU中的第一个需要执行的RT pcb
+2. sched(): 是对于Scheduler trait的sched()实现,是实时进程进行调度时的逻辑处理,该函数会返回接下来要执行的pcb,若没有符合要求的pcb,返回None
+3. enqueue(): 同样是对于Scheduler trait的sched()实现,将一个pcb加入调度器的调度队列
+
+### 2.2 内核调度策略
+   目前在DragonOS中,主要的调度策略有SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_FIFO 策略 | SCHED_RT 策略,具体的调度策略为:
+1. SCHED_NORMAL 策略:
+SCHED_NORMAL 是“绝对公平调度策略”,该策略的进程使用CFS进行调度。
+
+2. SCHED_FIFO 策略:
+SCHED_FIFO是“实时进程调度策略”,这是一种先进先出的调度策略,该策略不涉及到CPU时间片机制,在没有更高优先级进程的前提下,只能等待其他进程主动释放CPU资源;
+在SCHED_FIFO策略中,被调度器调度运行的进程,其运行时长不受限制,可以运行任意长的时间。
+
+3. SCHED_RR 策略:
+SCHED_RR是“实时进程调度策略”,使用的是时间片轮转机制,对应进程的time_slice会在运行时减少,进程使用完CPU时间片后,会加入该CPU的与该进程优先级相同的执行队列中。
+同时,释放CPU资源,CPU的使用权会被分配给下一个执行的进程
+
+## 3. Q&A
+   几种常用的方法
+1. 如何创建实时进程
+
+    ```c
+    struct process_control_block *pcb_name = kthread_run_rt(&fn_name, NULL, "test create rt pcb");
+    ```
+    其中kthread_run_rt,是创建内核实时线程的宏
+
+2. pcb中涉及到实时进程的字段含义
+    1. policy:实时进程的策略,目前有:SCHED_FIFO与SCHED_RR
+    2. priority: 实时进程的优先级,范围为0-99,数字越大,表示优先级越高
+    3. rt_time_slice: 实时进程的时间片,默认为100,随着CPU运行而减少,在rt_time_slice为0时,将时间片赋初值并将该进程加入执行队列。
+
+3. 如何实时进程存储队列
+    - 目前是使用Vec来保存,因为具体实现的逻辑原因,目前的入队列和出队列都是对队尾的操作,因此会有如下现象:系统中有多个优先级相同的实时进程等待运行时,会出现饥饿现象,也即上一个因为时间片耗尽的进程会在下一个执行,造成同优先级等待的进程饥饿。
+
+4. todo
+    1. 将存储实时进程的队列使用双向链表存储(或者其他办法解决上述的饥饿问题)
+    2. 目前的实时调度是针对单CPU的,需要实现多CPU的实时调度
+    3. 实现RT进程和普通进程之间的分配带宽的比例
+    4. 多个CPU之间实现负载均衡