为什么要在 XV6 调度程序中禁用中断？答案

【问题标题】：Why disable interrupts in XV6 scheduler?为什么要在 XV6 调度程序中禁用中断？
【发布时间】：2020-06-11 21:53:09
【问题描述】：

对于 XV6 中的 sched() 函数 (proc.c)

为什么在进行上下文切换时必须禁用中断？是不是因为如果开启了中断，sched函数会被重复调用？
为什么 ncli（pushcli 嵌套的深度）必须等于 1？

   sched(void) {
      int intena;

      if(readeflags()&FL_IF)
        panic("sched interruptible");
      if(cp->state == RUNNING)
        panic("sched running");
      if(!holding(&ptable.lock))
        panic("sched ptable.lock");
      if(c->ncli != 1)
        panic("sched locks");

      intena = c->intena;
      swtch(&cp->context, &c->context);
      c->intena = intena;
    }

【问题讨论】：

标签： locking scheduler interrupt osdev xv6

【解决方案1】：

为什么在进行上下文切换时必须禁用中断？是不是因为如果开启了中断，sched函数会被重复调用？

每个任务都有状态，其中包括 CPU 的状态和操作系统用来跟踪事物的各种变量的状态（例如，当前正在运行的任务）。 switch() 函数从一个任务的状态切换到另一个；但它不会以原子方式执行此操作。如果在switch() 正在从一个任务切换到另一个任务时发生 IRQ，那么 IRQ 处理程序将看到不一致的状态（例如，“当前正在运行的任务”变量与当前的虚拟地址空间不匹配）可以/将会导致极难重现的细微错误（因为您必须准确把握问题发生的时机）并且极难找到和修复。

请注意，支持多个 CPU 的操作系统不能依靠“禁用 IRQ”来防止重入问题（例如，在一个 CPU 上禁用 IRQ 不会阻止另一个 CPU 在其已经运行时调用 sched()）。为了这; XV6（确实支持多个 CPU）使用锁（ptable.lock）。

为什么 ncli（pushcli 嵌套的深度）必须等于 1？

从 CPU 的角度来看：

一个任务导致ncli被设置为1
发生任务切换
另一个任务导致 ncli 减为零

从任务的角度来看：

任务导致ncli 设置为1
会发生许多任务切换（而其他任务会获得 CPU 时间），直到任务再次获得 CPU 时间
任务导致ncli 减为零

这两种观点都需要兼容。例如，如果一项任务导致ncli 设置为2，那么（在任务切换后）将ncli 递减两次；那么“从该任务的角度来看”它会很好，但是“从 CPU 的角度来看”它会中断（不同的任务只会减少 ncli 一次，导致 IRQ 在不应该被禁用时被禁用）。

换句话说，ncli 必须始终是相同的值。选择值 1 可能是因为它对大多数调用者来说“足够好”，并且使用更高的值会增加不必要的开销。

【讨论】：