Linux是如何支持SMP的.pptVIP

华中科技大学 CGCLSCTS实验室 Linux 是如何支持SMP的 陈华才 2006.11 一、三个问题 在SMP机器上，Linux的启动过程是怎样的？ 在SMP机器上，Linux的进程调度如何进行？ 在SMP机器中，中断系统有何特点？ 二、Linux启动过程（基本概念） SMP机器中，有以下几个基本概念： BSP：也叫BP，是Bootstrap Processor的缩写，即启动CPU，在操作系统启动过程的前期，只有BSP在执行指令。 AP：Application Processor的缩写，即应用CPU。 APIC：高级可编程中断控制器，分为本地APIC和IO APIC。 IPI：处理器间中断，用于处理器之间的通信。 Linux启动过程（续） 由于BIOS代码并不是支持多线程的，所以在SMP中，系统必须让所有AP进入中断屏蔽状态，不与BSP一起执行BIOS代码。为了达到这一目的，可以利用两种手段：1、利用系统硬件本身进行处理；2、系统硬件与BIOS程序一起处理。在后一种方法中，BIOS程序将其它AP置于中断屏蔽状态，使其休眠，只选择BSP执行BIOS代码中的后继部分。BIOS要同时完成对APIC以及其他与MP相关的系统组件初始化过程，并建立相应的系统配置表格，以便操作系统使用。 Linux启动过程（主要流程） 1，BIOS初始化（屏蔽AP，建立系统配置表格）。 2，MBR里面的引导程序（Grub，Lilo等）将内核加载到内存。 3，执行head.S中的startup_32函数（最后将调用start_kernel）。 4，执行start_kernel，这个函数相当于应用程序里面的main，在早期的内核中，这个函数就叫main。 5，start_kernel进行一系列初始化，最后将执行 smp_init() //启动各个AP，关键的一步 rest_init() //调用init()创建1号进程，自身执行 cpu_idle()成为0号进程 6，1号进程即init进程完成余下的工作。 Linux启动过程（smp_init()函数） static void __init smp_init(void) { smp_boot_cpus(); smp_threads_ready=1; smp_commence(); //让各AP开始执行指令 } smp_boot_cpus()函数初始化各AP，设置为待命模式（holding pattern，就是处于等待BSP发送IPI指令的状态），并为之建立0号进程。 smp_threads_ready=1表示各AP的idle进程已经建立。 smp_commence()函数让各AP开始执行指令。 注意：在smp机器中，有几个CPU，就有几个idle进程（0号进程），但1号进程即init进程只有一个。 Linux启动过程（smp_boot_cpus()函数） void __init smp_boot_cpus(void) { for (apicid = 0; apicid NR_CPUS; apicid++) { if (apicid == boot_cpu_id) continue; // 是BP，因为上面已经初始化完毕，就不再需要初始化 if (!(phys_cpu_present_map (1 apicid))) continue; // 如果CPU不存在，不需要初始化 if ((max_cpus = 0) (max_cpus = cpucount+1)) continue; //如果超过最大支持范围，不需要初始化 do_boot_cpu(apicid);// 对每个AP调用do_boot_cpu函数 } } void __init smp_boot_cpus(void) { init_cpu_to_apicid(); for (bit = 0; bit BITS_PER_LONG; bit++){ apicid = cpu_present_to_apicid(bit); if (apicid == BAD_APICID) continue; if (apicid == boot_cpu_apicid) continue; if (!(phys_cpu_present_map apicid_to_phys_cpu_present(apicid)))