[질문] preemtive와 nonpreemtive?

덧달아서 한가지 말씀만 드리겠습니다.

선점형과 비선점형을 논할때는 그 기준을 명확히 해야할 듯 합니다.

즉 커널과 프로세스로 구분해서 논해야 할것 같군요.

리눅스 커널 자체는 비선점형입니다. 하지만 리눅스 커널 위에서 동작하는
프로세스는 선점형이죠.

즉 다음과 같은 코딩으로 간단히 테스트 해 볼 수 있습니다.

/* 커널의 비선점성(커널모듈) 
   커널자체가 아무 응답이 없어집니다. */
int init_module()
{
	while(1)	;
	return 0;
}

/* 프로세스의 선점성 
   프로세스의 CPU점유율만 높아질뿐 동작에는 문제가 없죠. */
int main()
{
	while(1)	;
	return 0;
}

즉 커널모듈로 로드를 했을경우는 커널레벨에서 동작하고 커널이 비선점형이므로
절대로 CPU의 사용권을 반납하지않죠.
하니만 유저레벨 프로세스는 커널의 간섭을받아 일정 quantum이 지나게되면
커널이 CPU를 회수하여 다른 프로세스에게 돌려주게 됩니다.

음 글쎄요...

제말보다는 객관적인 자료가 필요한 시점인가 봅니다.

다음 링크를 보시고나서 다시 생각해 보시면 감사하겠습니다.

[url]
http://lachesis.pe.kr/documents/schedule/sort-of-kernel.html
[/url]

커널 자체도 preemptive/non-preemptive kernel로 나누어 집니다.

리눅스 같은 경우는, 어떤 process가 kernel mode에서 실행중 일때,

꼭 자기 자신이 schedule()을 불러야만이 context switch가 발생합니다.

즉, non-preemptive kernel입니다.

하지만 왠만한 RTOS일 경우는(QNX 등등), 언제라도 interrupt나 preemption이 disable되어 있지 않은 상황에서,

더 높은 priority의 process가 runnable되면 바로 context switch가 발생하게 됩니다.

예를 들면, I/O를 기다리고 있는 높은 priority의 process가, I/O가 완료됨에 따라 다시 runnable해지는 경우가 있겠지요.

p.s. 요즘 리눅스 커널을 fully-preemptive kernel로 바꾸는 작업이 진행 중에 있다고 알고 있습니다.

예 개념적으로 이해가 되네요. 제가 몰랐던 부분은 해결이 된 것 같구요.

하지만, 커널 모듈은 여전히 커널이 비선점형이라는 데 대한
좋은 예는 아니라고 생각됩니다.

우선 이 쪽으로 더 깊은 지식은 제가 없기 때문에 용어상, 개념상 이상한 점은 양해 바라구요.

그렇다면, 선점형 커널인 경우

커널이 동적으로 로드된 커널 모듈 초기화를 위해 init_module을 호출할 때
init_module 에서 while(1); 이 걸려도,
인터럽트가 발생해서 다른 프로세스가 스케쥴 되면
그 프로세스의 커널에 대한 요구가 적절히 실행 되는 것인지요?

이것은 각 커널 모듈의 함수 호출도 별도의 프로세스처럼 선점되어 실행된다는 것을 의미합니까?

선점형 커널인 경우에는
어떤 특정한 규칙에 의해서 커널도 스케줄링이 될 것입니다.
이경우에는 스케줄러만을 독립적으로 따로 두어야 되겠군요.
마치 커널위에 또다른 커널이 있는것과 같은 개념이 되겠네요.
어차피 context switch와 같은 구현들도 해야 할테니까요
아니면 현재의 리눅스에서 스케줄러만을 priority 1순의로 하로 커널모드에서 수행되는 것들을 스케줄링해도 preemptive kernel이 되겠군요

아 그리고 커널 모듈 예는 가만히 생각해보니까 제 생각에는 맞는 듯 보입니다.

커널 모듈을 올리는 것은 커널 코드를 고치는 것입니다.

커널 코드를 고치려면, 그 역활을 담당하는 프로그램(프로세스)은 커널 모드로 진입해야 합니다. 아마 커널을 고치는 시스템 콜이 있겠지요. 그 콜이 불리면 커널은 커널 모듈을 relocation 해서 커널 코드를 고칠 것입니다. 그리고 나서 그 모듈중 init 함수를 실행하겠지요.

그렇다면 insmod 프로세스가 커널모드로 진입한 상태에서 무한루프에 빠지는 것입니다. 이미 커널 모드인 상태에서 무한 루프이기 때문에, 리눅스 같은 비선점형 OS는 커널 모드에 진입되어 있는 insmod 프로세스를 끌어내릴 수가 없습니다.

선점형 OS에서는 프라이어티가 높은 다른 프로세스가 웨이팅 큐에 있다면, 리얼타임 클럭의 인터럽트가 걸렸을 때, 수행되는 인터럽트 핸들러가 스케쥴 함수를 부를 것이기 때문에, 현재 무한 루프를 돌고 있는 커널 모드에 있는 insmod 프로세스를 내리고, 가장 높은 프라이어티의 다른 프로세스를 Running 상태에 둘 것입니다.

앞에서도 같은 말씀을 하신분이 계신 것 같은데, 저도 개념 정리하는 차원에서.. 몇자 다시 적습니다. ^^

silver 님 말씀이 정확한 듯 싶습니다.

커널 모드에서 preemtive, non-preemtive의 구분은 Hardware Interrupt Service Rutine 에서, 스케쥴 함수를 부르느냐 안부르냐의 차이에 있습니다. preemtive 커널은 어떠한 형식으로든 ISR(특히 리얼 차임 클럭 인터럽트)에 리스케줄을 위한 방편이 있어야 합니다.

준영님 예는 강제로 스케줄링이 되는 것이 아니라, 스스로 정기적으로 잠들기 때문에 그 사이에 스케줄링이 일어날 수 있게 만드는 것입니다. pthread_wait_np (); 요 함수를 빼버리고 커널을 돌리면 바로 죽겠지요.

제 생각이 맞다면,

여기서 "저 무한루프"가 가르키는 바는...
아마도 준영님 코드가 아니라 실버님께서 올린 RTOS 예제인듯합니다.

BSD 페이지데몬이 CPU에 제어권을 스스로 넘겨주는 부분이 있구요.

페이지데몬 소스의 경우는 대표적인 non-preemtive 커널의 소스인듯 보입니다. preemtive 의 경우는 저렇게 스스로 CPU를 내놓지 않아도... 필요하다면 스케쥴링을 강제로 시켜야 합니다.

실수 맞습니다...

죄송합니다 .. ㅜㅜ

제가 잠시 잘못 읽었네요...
준영님 말이 맞습니다. 사실 무한루프만 보고 코드를 안 읽었더니 저런 함수가.

그래도 확실한 건 선점형 커널은 커널 모드에 진입한 프로세스 조차도 도중에(커널 코드를 실행하는 중이더라도) 스케줄링이 가능해야 합니다. :)

옷 제가 올린 글 때문에 이렇게 많은 글을 올리셨군요.

함수 이름 뒤에 붙은 np가 non-preemptable 의 약자일 줄 알았는데 보니 non-portable이로군요.. ( http://www.fsmlabs.com/developers/docs/html/MAN/pthread_wait_np.3.html )

음 어쨌거나 왜 그 예제에서 무한루프로 돌리지 않고 저렇게 했는 지 궁금하군요..

다른 예도 찾아봐야 하나.. 음..

지금 논의가 되고 있는것이 리눅스를 preemptable 라고 부르긴 하지만,

사실은 스스로 schedule 함수를 부르면서 스케줄링이 일어나기 때문에

정확한 preemptable OS라고 하기 힘들다 아닌가요? 예를 들어서,

정말 RTOS라면 중요한 프로세서가 생성되면, 그 순간 제어권이 넘어가야

되는데, 리눅스에서는 실제로 프로세스가 schedule 을 수행했을 때, 제어권이

넘어가는 것 아닙니까? rtlinux 같은 것도 좀더, 리눅스에서 RT를 강조할려고

나온것이 아닐런지... 쩝... 그럼 고운 하루되시길...

리눅스 커널 자체는 비선점형입니다.(동작하는 프로세스들의 스케쥴링 방식이 선점형입니다.)

RTOS의 조건이라면 프로세스가 생성되면 제어권이 넘어 가는것이 아니라 마감시간(deadline) 을 맞출 수 있도록 스케쥴링 하는 것입니다. 그런점에서 리눅스 커널모드의 비선점은 Hard RealTime의 조건을 만족하기가 어렵겠지요.

참고로 rtlinux는 리눅스 커널 자체를 우선순위가 낮은 하나의 커널 쓰레드로 취급한다고 합니다.

테스트 하신 환경의 cpu가 몇개짜리 인가요?