编写系统调用来计算进程的上下文切换

Question

我必须做一个系统调用来计算自愿的人数和人数。进程的非自愿上下文切换。我已经知道向 Linux 内核添加新系统调用的步骤，但我不知道应该从哪里开始上下文切换功能。有什么想法吗？

Answer 1

如果您的系统调用只应报告统计信息，则可以使用内核中已有的上下文切换计数代码。

wait3 系统调用 或 getrusage syscall 已经在 struct rusage 字段中报告上下文切换计数：

struct rusage {
 ...
    long   ru_nvcsw;         /* voluntary context switches */
    long   ru_nivcsw;        /* involuntary context switches */
};

您可以通过运行来尝试：

$ /usr/bin/time -v /bin/ls -R
....
    Voluntary context switches: 1669
    Involuntary context switches: 207

where "/bin/ls -R”是任何程序。

通过在内核源代码中搜索“struct rusage”，您可以找到 kernel/sys.c 中的这个 accumulate_thread_rusage 会更新 rusage 结构体。它从 struct task_struct *t 读取；字段 t->nvcsw; 和 t->nivcsw;：

1477  static void accumulate_thread_rusage(struct task_struct *t, struct rusage *r)
1478  {
1479        r->ru_nvcsw += t->nvcsw;    // <<=== here
1480        r->ru_nivcsw += t->nivcsw;
1481        r->ru_minflt += t->min_flt;
1482        r->ru_majflt += t->maj_flt;

那么您应该搜索 nvcsw 和 nivcsw 在内核文件夹中查找内核如何更新它们。

asmlinkage void __sched Schedule(void)：

4124     if (likely(prev != next)) {         // <= if we are switching between different tasks
4125            sched_info_switch(prev, next);
4126            perf_event_task_sched_out(prev, next);
4127
4128            rq->nr_switches++;          
4129            rq->curr = next;
4130            ++*switch_count;     // <= increment nvcsw or nivcsw via pointer
4131
4132            context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */

指针 < code>switch_count 来自 第 4091 行 或 行[第 4111 章]

PS：来自 perreal 的链接很棒： http://oreilly.com/catalog/linuxkernel/chapter /ch10.html（搜索context_swtch）

Answer 2

这已经存在：虚拟文件 /proc/NNNN/status （其中 NNNN 是您想要了解的进程的十进制进程 ID）包含自愿和非自愿上下文的计数等开关。与 getrusage 不同，它允许您了解任何进程（而不仅仅是子进程）的上下文切换计数。请参阅proc(5) 联机帮助页了解更多详细信息。

Answer 3

进程会在阻塞、时间片到期或中断等情况下进行上下文切换。最终调用 Schedule() 函数。由于您想单独计算每个进程的数量，因此必须为每个进程保留一个新变量来计算上下文切换的数量。您可以在当前进程的 Schedule fun 中每次更新此变量。使用系统调用您可以读取该值。这是 pintos 的调度函数的片段，

static void
schedule (void) 
{
  struct thread *cur = running_thread ();
  struct thread *next = next_thread_to_run ();
  struct thread *prev = NULL;

  ASSERT (intr_get_level () == INTR_OFF);
  ASSERT (cur->status != THREAD_RUNNING);
  ASSERT (is_thread (next));<br/>

  if (cur != next)
    prev = switch_threads (cur, next);  <== here you can update count of "cur"   
  thread_schedule_tail (prev);
}  

Answer 4

上下文切换总数

cat /proc/PID/sched|grep nr_switches

自愿上下文切换

cat /proc/PID/sched | grep nr_known_switches

非自愿上下文切换

cat /proc/PID/sched|grep nr_involent_switches

其中 PID 是您希望监视的进程的进程 ID。

但是，如果您想通过修补（创建挂钩）Linux 源代码来获取这些统计信息，则与调度相关的代码位于

kernel/sched/

源代码树的 文件夹中。
特别是

kernel/sched/core.c包含schedule()函数，它是linux调度程序的代码。
CFS（完全公平调度程序）的代码是 Linux 中存在的几种调度程序之一，最常用的代码位于

/kernel/sched/fair.c

中，当设置 TIF_NEED_RESCHED 标志时，就会执行 Scheduler() ，因此找出设置此标志的所有位置（在 Linux 源代码上使用 cscope），这将使您深入了解进程发生的上下文切换的类型。