Linux|龙蜥开源Plugsched：首次实现 Linux kernel 调度器热升级( 三 ) rpm|CPU|x86|操作系统

对于函数而言，调度器模块对外呈现了一些关键的函数，以这些函数为入口就可以进入模块中，我们称之为接口函数。通过替换内核中的这些接口函数，内核就可以绕过原有的执行逻辑进入新的调度器模块中执行，即可完成函数的升级。模块中的函数，除了接口函数外，还有内部函数，其它的则是外部函数。
对于数据，调度器模块默认使用并继承内核中原有的数据，对于调度器重要的数据，比如运行队列状态等，可以通过状态重建技术自动重新初始化，这类数据属于私有数据，而其它则是共享数据。为了灵活性， plugsched 允许用户手动设置私有数据，手动设置的私有数据会在模块中保留定义，但需要对它们进行初始化。对于结构体而言， plugsched 将只被调度器访问的结构体成员分类为内部成员，其它为非内部成员。调度器模块允许修改内部成员的语义，禁止修改非内部成员的语义。如果结构体所有成员都是内部成员，则调度器模块允许修改整个结构体。但是，建议优先使用结构体中的保留字段，而不是修改现有成员。
设计方案
Plugsched 主要包含两大部分，第一部分是调度器模块边界划分与代码提取部分，第二部分是调度器模块热升级部分，这两部分是整个方案的核心。其整体设计方案如下：
图2 plugsched 整体架构
首先进行的是调度器模块边界划分和代码提取流程，由于调度器本身并不是模块，因此需要明确调度器的边界才能将它模块化。边界划分程序会根据边界配置信息（主要包含代码文件、接口函数等信息）从内核源代码中将调度器模块的代码提取到指定目录，然后开发人员可在此基础上进行调度器模块的开发，最后编译生成调度器 RPM 包，并可安装在对应内核版本的系统中。安装后会替换掉内核中原有的调度器，安装过程会经历以下几个关键过程：
符号重定位：解析模块对部分内核符号的访问栈安全检查：类似于 kpatch ，函数替换前必须进行栈安全检查，否则会出现宕机的风险。 plugsched 对栈安全检查进行了并行和二分优化，提升了栈安全检查的效率，降低了停机时间接口函数替换：用模块中的接口函数动态替换内核中的函数调度器状态重建：采用通用方案自动同步新旧调度器的状态，极大的简化数据状态的一致性维护工作总结：基于以上介绍，整体来看， Plugsched 使得调度器从内核中解放出来，开发人员可以对调度器进行专项定制，而不局限于内核通用调度器；内核维护也变得更加轻松，因为开发人员只需要关注通用调度器的开发与迭代，定制化调度器可通过 RPM 包的形式进行发布；内核调度器代码也会变得简洁，无需再被各个场景的优化混淆起来。
未来， plugsched 会支持新版本内核和其它平台，持续对其易用性进行优化，并提供更多的应用案例。最后，欢迎更多的开发者能参与到 plugsched 中。
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