[리눅스커널] 스케줄링: 프로세스를 깨운다는 것은 무엇을 의미할까?

여러분은 운영체제나 커널에서 다음과 같은 문장을 많이 읽어 봤을 것입니다. 

    프로세스 A를 깨우는 동작이다.

여기서 '프로세스를 깨운다.'란 문장의 의미는 무엇일까요? 이 내용을 이번 절에서 다루고자 합니다.

만약 누군가 'A 프로세스를 깨운다.'라고 말한다면 커널 입장에서 다음과 같이 해석할 수 있습니다. 

    스케줄러에게 프로세스 실행 요청을 한다.

즉, A 프로세스를 깨운다라는 말은 A 프로세스 실행 요청을 한다는 뜻을 지닙니다. 

프로세스 실행 요청을 하고 나면 누가 실행시킬까요? 스케줄러가 다음에 어떤 프로세스를 실행할지 결정을 합니다.

 

정리하겠습니다. 누군가 'A 프로세스를 깨운다.' 라고 말하면 커널에서 다음과 같이 해석할 수 있습니다.

 A 프로세스 실행 요청을 한다

 스케줄러가 실행 요청을 한 A 프로세스를 실행 시킬 지 판단합니다.

이번 소절에서는 프로세스를 깨운다는 용어의 의미와 코드 분석으로 커널 세부 동작을 살펴보겠습니다.

프로세스를 깨운다는 것은 무엇을 의미할까?

프로세스를 깨우는 동작은 크게 2단계로 분류할 수 있습니다.

1 단계: 런큐에 깨울 프로세스를 Enqueue

런큐에 깨울 프로세스를 Enqueue하면 실행 대기 상태(TASK_RUNNING)가 됩니다. 스케줄러는 런큐에 실행 대기 상태로 기다리는 프로세스 중에 우선순위가 가장 높은 프로세스를 컨텍스트 스위칭 대상으로 선정합니다.

실행 대기 상태 프로세스들 중 가장 우선순위가 높은 프로세스는 vruntime 이 제일 적습니다. 런큐에서 관리하는 레드 블랙 트리 가장 왼쪽 노드에 있습니다.

2단계: current 프로세스 TIF_NEED_RESCHED

현재 CPU를 점유하면서 실행 중인 프로세스의 current_thread_info()->flag를 TIF_NEED_RESCHED 필드로 설정합니다. 이 후 인터럽트나 시스템 콜 핸들링을 마무리하는 시점에 current_thread_info()->flag가 TIF_NEED_RESCHED 필드이면 Preemption을 실행하게 됩니다.

여기서 한 가지 의문이 생깁니다. 프로세스는 누가 깨울까요? 프로세스를 깨우는 주인공은 자신이 아닙니다. 프로세스가 깨어나기 전에 대부분 프로세스는 휴면 상태에 있습니다. 따라서 다른 프로세스가 깨워줘야 합니다.

"혹시 궁금한 점이 있으면 댓글로 질문 남겨주세요. 아는 한 성실히 답변 올려드리겠습니다!" 

Thanks,

Austin Kim([e-mail])

Reference(프로세스 스케줄링)

스케줄링 소개

   스케줄링란 무엇일까?   

   선점과 비선점 스케줄링이란    

   컨택스트 스위칭이란   

   스케줄링 정책이란    

   스케줄러 클래스란 무엇일까?   

   런큐란 무엇일까?    

   우선순위(nice)란   

프로세스 상태 관리

   프로세스 상태 소개   

   프로세스 상태 변화   

   어떤 함수가 프로세스 상태를 바꿀까?

      TASK_RUNNING(실행 대기)   

      TASK_RUNNING(CPU 실행)   

      TASK_INTERRUPTIBLE 상태 변경   

      TASK_UNINTERRUPTIBLE 상태 변경  

   프로세스 상태를 ftrace로 확인하기   

스케줄러 클래스

   스케줄러 클래스 자료구조 소개     

   5가지 스케줄러 클래스란 무엇일까?     

   프로세스는 스케줄러 클래스를 어떻게 등록할까?  

   프로세스는 스케줄러 클래스로 스케줄러 세부 함수를 어떻게 호출할까? 

런큐

   런큐 자료구조 struct rq 소개    

   runqueues 변수에 대해서     

   런큐에 접근하는 함수 소개    

   런큐 자료구조 확인하기   

CFS 스케줄러

   CFS 스케줄러를 이루는 주요 개념 알아보기  

   CFS 스케줄러 알고리즘과 vruntime   

   CFS 관련 세부 함수 분석  

     타임 슬라이스 관리  

     vruntime 관리 세부 함수 분석  

   vruntime을 ftrace로 확인하는 실습 따라해보기   

선점 스케줄링(Preemptive Scheduling)   

   선점 스케줄링(Preemptive Scheduling)이란 무엇일까?      

   선점 스케줄링 진입점은 어디인가?   

   선점 스케줄링 발생 시점을 아는 것은 왜 중요할까?   

   선점 스케줄링 진입점: 커널 모드 중 인터럽트 발생  

   선점 스케줄링: 유저 프로세스 실행 중 인터럽트가 발생   

   선점 스케줄링 진입점: 유저 프로세스가 시스템 콜 처리를 마무리한 후   

   선점 스케줄링 지연 함수 preempt_enable()/preempt_disable() 소개  

프로세스는 어떻게 깨울까?

   프로세스를 깨운다는 것은 무엇을 의미할까?   

   프로세스를 깨울 때 호출하는 함수    

   깨우는 프로세스를 런큐에 Enqueue 동작   

스케줄링 핵심 schedule() 함수 분석

   스케줄링 핵심 schedule() 함수 분석하기    

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컨택스트 스위칭

   컨택스트 스위칭이란 무엇인가?  

   컨택스트 스위칭 관련 자료 구조 알아보기  

   컨택스트 스위칭 세부 코드 분석  

   ftrace로 컨택스트 스위칭 동작 확인  

   컨택스트 스위칭 디버깅하기  

스케줄링 디버깅

   ftrace: sched_switch와 sched_wakeup 이벤트 소개   

   ftrace: 스케줄링 실행 시 콜스택 파악하기    

   프로세스를 깨울 때 콜스택 분석하기   

   스케줄링 프로파일링

     CPU에 부하를 주는 테스트   

     CPU에 부하를 주지 않는 테스트

# Reference: For more information on 'Linux Kernel';

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 1

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디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 2

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