Планирование приоритета в очереди задач ядра

Вопрос или проблема

В ядре я могу использовать рабочие очереди и создавать их с помощью alloc_workqueue(...), передавая флаг WQ_HIGHPRI для рабочей очереди с высоким приоритетом.
Я также вижу, что можно использовать apply_workqueue_attrs(...) для изменения уровня nice на что-то между нормальным или высоким приоритетом.
Однако, возможно ли изменить политику планирования для рабочей очереди ядра? Я вижу API для этого только на уровне task_struct с: int sched_setscheduler(struct task_struct , int, const struct sched_param ), но я не могу понять, как перейти от рабочей очереди к task_struct.
Или нужно вручную управлять потоками ядра, чтобы контролировать политику планирования?

Ответ или решение

В вопросе рассматривается использование очередей задач (workqueues) в ядре Linux для управления приоритетами выполнения задач. На первый взгляд, кажется, что контроль за планированием работы очередей достаточно ограничен. Однако давайте углубимся в детали.

Теория

Очередь задач в ядре Linux предоставляет способ обработки задач в отложенном режиме, при этом работа может быть выполнена в контексте ядра асинхронно, относительно выполнения других частей кода. Основное преимущество workqueue заключается в том, что они позволяют разгрузить обработку из прерываний и пользовательских потоков, предлагая гибкость в управлении приоритетами и несколькими исполнителями.

При создании очереди задач с помощью функции alloc_workqueue(), вы можете специально указать определенные флаги, такие как WQ_HIGHPRI, чтобы повысить приоритет задач. Эти флаги влияют на то, как задачи будут обрабатываться, но не на все аспекты их планирования.

С другой стороны, функция apply_workqueue_attrs() позволяет изменять определенные атрибуты очереди, включая "nice" уровень, который определяет "дружелюбность" процесса к другим процессам в системе. Чем ниже уровень nice, тем выше приоритет выполнения.

Пример

Предположим, у вас есть задача, которую необходимо выполнять с более высоким приоритетом, чем остальные процессы на системе вашей встроенной системы на базе Linux, так как она критична для вашей системы. Используя alloc_workqueue() с флагом WQ_HIGHPRI, вы можете повысить приоритет обработки задачи в очереди. Однако, если за выполнение задачи отвечает стандартный планировщик CFS (Completely Fair Scheduler), и вам требуется изменение политики планирования с учетом реального времени, то тут вступают в дело другие механизмы.

Политики планирования, такие как SCHED_FIFO и SCHED_RR, обеспечивают работу в реальном времени и определяются с использованием структуры task_struct. Эти политики определяют порядок, в котором задачи получают доступ к процессорному времени, обходя обычный механизм борьбы за ресурсы стандартных задач.

Применение

Возникает вопрос: как изменить политику планирования для работы, выполняемой через очередь задач, ведь функции ядра напрямую не предоставляют API для изменения task_struct очереди задач. Однако, можно решить эту задачу вручную.

Возможно, самым прямым методом будет создание и управление собственными ядрами потоков (kernel threads). Это требует более глубокого понимания работы с потоками в ядре, но позволяет получить полный контроль над политикой планирования. После создания потока, связанного с задачей, можно использовать sched_setscheduler() для установки определенной политики планирования и параметров, таких как SCHED_FIFO или SCHED_RR. Это, однако, требует определения процесса управления этими потоками в коде, что может увеличить сложность и риск возникновения ошибок.

Еще один подход может заключаться в модификации исходного кода ядра для внедрения требуемого поведения, однако этот подход менее рекомендуется из-за потенциальных проблем с обновлениями и поддержкой, а также необходимости глубокого понимания ядра Linux.

Подводя итог, для управления политикой планирования задач в очереди задач ядра Linux, вам, скорее всего, придется либо обойти ограничения, создавая свои потоки и управляя их расписанием вручную, либо исследовать альтернативные методы, такие как использование более тонко настроенных систем обработки задач в реальном времени, если это поддерживается вашей версией ядра Linux.

Оцените материал
Добавить комментарий

Капча загружается...