FreeBSD/システムプロセス

システムプロセス

• FreeBSD の全てのユーザプロセスは、起動時に立ち上げられる init プロセスから作成される
• init プロセスのプロセス識別子は、伝統的に 1 が割り当てられる
• initプロセスの役割
  • 接続されている端末毎に getty プロセスを起動
  • ゾンビプロセスの終了ステータスを受け取る
  • マルチユーザからシングルユーザへ移行する通常のシャットダウン
  • カーネルの外部で動作(ユーザプロセスモード)

常駐カーネルプロセス

• 起動直後に作られ常に存在するプロセス
• 下記のプロセスは、完全にカーネル内で動作
• 実行コードは、カーネルのロードイメージに含まれており、カーネルの特権モードで動作

idle プロセス

idle_setup()

• idle_setup() は、CPU を休止させる為のスレッドを作る
• kproc_kthread_add() を呼び出し、sched_idletd() を実行するスレッドを作る
• FreeBSD では、アイドルスレッドをランキューではなく、pcpu 構造体の変数pc_idlethread に登録する
• kproc_kthread_add() の中で RFSTOPPED フラグを指定
• プロセススケジューラは、ランキューに登録されているプロセスの中から次に実行するものを選択して CPU を割り当てるが、
  実行可能なプロセスが存在しない場合は、pcpu 構造体からアイドルスレッドを取り出して CPU を割り当てる
  
  

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  /* sys/kern/kern_idle.c */ static void idle_setup(void *dummy) { struct pcpu *pc; struct proc *p; struct thread *td; int error; p = NULL; /* start with no idle process */ SLIST_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) { error = kproc_kthread_add(sched_idletd, NULL, &p, &td, RFSTOPPED | RFHIGHPID, 0, "idle", "idle: cpu%d", pc->pc_cpuid); pc->pc_idlethread = td; if (error) panic("idle_setup: kproc_create error %d\n", error); thread_lock(td); TD_SET_CAN_RUN(td); td->td_flags |= TDF_IDLETD | TDF_NOLOAD; sched_class(td, PRI_IDLE); sched_prio(td, PRI_MAX_IDLE); thread_unlock(td); } }

sched_idletd()

• 実際にアイドルスレッドが実行するサブルーチン
• 実行可能状態のプロセスが存在しないときに実行され、実行可能状態のプロセスが現れると、コンテキストスイッチを行って、CPUを明け渡す
• mi_switch() が次に実行するプロセスを選択し、コンテキストスイッチを行うサブルーチン
  
  

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  /* sys/kern/sched_ule.c */ void sched_idletd(void *dummy) { struct thread *td; struct tdq *tdq; int switchcnt; int i; mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED); td = curthread; tdq = TDQ_SELF(); for (;;) { if (tdq_idled(tdq) == 0) continue; switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt; /* * If we're switching very frequently, spin while checking * for load rather than entering a low power state that * may require an IPI. However, don't do any busy * loops while on SMT machines as this simply steals * cycles from cores doing useful work. */ if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) { for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) { if (tdq->tdq_load) break; cpu_spinwait(); } } switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt; if (tdq->tdq_load == 0) cpu_idle(switchcnt > 1); if (tdq->tdq_load) { thread_lock(td); mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL); thread_unlock(td); } } }

cpu_idle()

• sched_idletd() の中で呼び出されている cpu_idle()は、CPUを休止させ、アイドル状態にするサブルーチン
• 現在の実装では、XEN コンパイルオプションにより、cpu_idle_hlt() の関数がセットされている
• cpu_idle_hlt() は、HLT 命令を実行してCPUを休止させる
• そのままだと完全に停止してしまう為、前もって STI 命令によって割込み可能な状態にしている
• CPU が外部から割込み信号を受けとると、再び動き始める
  
  

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  /* sys/i386/i386/machdep.c */ static void cpu_idle_hlt(int busy) { /* * we must absolutely guarentee that hlt is the next instruction * after sti or we introduce a timing window. */ disable_intr(); if (sched_runnable()) enable_intr(); else __asm __volatile("sti; hlt"); }

参考