SCHED_IDLE 实际上是否会阻止在非空闲内核上执行？

Question

我正在尝试使用SCHED_IDLE 在没有优先级继承互斥体的情况下实现无限制优先级反转的非特权测试用例。该测试适用于 SCHED_FIFO 和不同的实时优先级（非 PI 互斥锁死锁，立即使用 PI 互斥锁解决），但要将其包含在无需实时权限运行的测试集中，我想改用 SCHED_IDLE ，“中”和“高”优先级线程都是SCHED_OTHER（在这种情况下，它并不是真正的优先级“反转”，但这个概念应该仍然有效——“中”线程应该排除“低”线程的执行)。

很遗憾，该测试无法区分 PI 和非 PI 互斥体；无论哪种方式，它都会取得进展。显然，即使有另一个可运行的任务，SCHED_IDLE 任务也在运行。 CPU 亲和性已设置为将它们全部绑定到同一个内核，这样低优先级的任务就不能迁移到不同的内核运行。而且我知道SCHED_IDLE 任务应该在内核空间中以提升的权限运行以防止内核空间优先级反转，所以我尝试通过使其忙循环来确保“低”线程不会进入内核空间用户空间，strace 没有表明它在不应该向前推进的时间内进行系统调用。

Linux 的SCHED_IDLE 是否只允许在内核实际上不空闲时运行空闲任务？或者还有什么我可能会遗漏的东西？

这里是测试代码，稍作修改以便可以在实时模式或SCHED_IDLE 下运行：

#define _GNU_SOURCE
#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>

sem_t sem;

void *start1(void *p)
{
    pthread_mutex_lock(p);
    sem_post(&sem);
    sem_post(&sem);
    usleep(100000);
    pthread_mutex_unlock(p);
    return 0;
}

void *start2(void *p)
{
    sem_wait(&sem);
    time_t t0 = time(0);
    while (pthread_mutex_trylock(p)) {
        if (time(0)>t0+5) return 0;
    }
    pthread_mutex_unlock(p);
    return 0;
}

void *start3(void *p)
{
    sem_wait(&sem);
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
    ts.tv_sec += 5;
    int r;
    if (r=pthread_mutex_timedlock(p, &ts)) {
        printf("failed: %d %s\n", r, strerror(r));
    } else {
        pthread_mutex_unlock(p);
    }
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int policy = argc>1 ? SCHED_IDLE : SCHED_FIFO;
    int a = sched_get_priority_min(policy);
    pthread_attr_t attr;
    pthread_t t1,t2,t3;
    struct sched_param param = {0};

    cpu_set_t set = {0};
    CPU_ZERO(&set);
    CPU_SET(0, &set);
    pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof set, &set);

    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);
    pthread_attr_setschedpolicy(&attr, policy);

    pthread_mutexattr_t ma;
    pthread_mutexattr_init(&ma);
    pthread_mutexattr_setprotocol(&ma, PTHREAD_PRIO_INHERIT);
    pthread_mutexattr_settype(&ma, PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK);
    pthread_mutex_t mtx;
    pthread_mutex_init(&mtx, &ma);

    sem_init(&sem, 0, 0);

    param.sched_priority = a+1;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
    if (pthread_create(&t2, policy==SCHED_IDLE ? 0 : &attr, start2, &mtx)) return 1;

    param.sched_priority = a+2;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
    if (pthread_create(&t3, policy==SCHED_IDLE ? 0 : &attr, start3, &mtx)) return 1;

    param.sched_priority = a;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
    if (pthread_create(&t1, &attr, start1, &mtx)) return 1;

    pthread_join(t1, 0);
    pthread_join(t2, 0);
    pthread_join(t3, 0);
    return 0;
}

Answer 1

Linux 的SCHED_IDLE 是否只允许空闲任务在内核运行时运行 是不是真的闲着？或者还有什么我可能会遗漏的东西？

这是正确的。 SCHED_IDLE 提供任务 a very low but non-zero weighting - CPU 时间比一个不错的 19 任务少 70%。