Система приоритетов
IRQL PASSIVE_LEVEL, APC_LEVEL и DISPATCH_LEVEL
Наименьший приоритет IRQL в таблице 5 – Passive Level. Этот уровень является обычным уровнем IRQL, на котором производится работа в операционной системе, как в пользовательском режиме, так и в режиме ядра. Когда процессор находится в этом состоянии, не происходит никакой Деятельности по обработке прерываний. Подпрограмма, выполняющаяся на уровне IRQL passive_level, может быть подвергнута прерыванию и вытеснению почти всем, чем угодно еще случившемся в системе. Так, потоки, выполняющиеся на IRQL passive_level, подвергаются вытеснению Диспетчером (планировщиком) по истечении их кванта времени.
Большинство подпрограмм уровня исполнительной системы Windows NT (то есть подпрограммы режима ядра, не принадлежащие Микроядру и HAL) стремятся держать уровень IRQL как можно более низким. В большинстве случаев, это приводит к выполнению большинства подпрограмм на уровне IRQL passive_level. Эта стратегия повышает возможность выполнения действий с высоким уровнем IRQL.
Следующие два уровня IRQL выше Passive Level (APC Level и Dispatch Level) – программные уровни прерываний, связанные с планировщиком.
Когда система находится на уровне APC Level, исполняющийся поток не будет получать запросы АРС, которые NT обычно использует для операций завершения ввода/вывода.
IRQL dispatch_level используется внутри Windows NT для двух различных действий:
- Обработка Отложенных Вызовов Процедур (DPCs);
- Выполнение Диспетчера (планировщик NT).
DPC обработка обсуждена позже в этой главе, в собственном разделе. Следовательно, мы ограничимся обсуждением Диспетчера. Диспетчер, является планировщиком потоков Windows NT. Он отвечает за реализацию алгоритма планирования, который выбирает, какой поток будет выполняться, и осуществляет приоритетное прерывание (выгрузку) в конце кванта времени.
Диспетчер (планировщик) Windows NT получает запросы, чтобы выполнить операцию перепланирования на уровне IRQL dispatch_level. Когда операционная система решает заменить поток, который выполняется на текущем процессоре, она иногда может вызывать Диспетчер напрямую. Однако, когда система выполняется на уровне IRQL выше, чем dispatchjevel, она запрашивает программное прерывание уровня dispatch_level. Результатом явится запуск на текущем процессоре Диспетчера в следующий раз, когда уровень dispatch_level станет наиболее приоритетным для обслуживания системой.
Рассмотрим, например, случай потока, выполняющегося в режиме пользователя. Так как он выполняется в режиме пользователя, этот поток, конечно, выполняется на IRQL passive_level. В то время как поток выполняется, часы периодически генерируют прерывания, чтобы указать операционной системе прохождение промежутка времени. С каждым переданным тиком часов, программа обработки прерывания часов уменьшает остающийся у выполняющегося в данный момент потока квант времени. Когда оставшийся у потока квант уменьшается до нуля, программа обработки прерывания часов генерирует прерывание уровня dispatchjevel, чтобы запросить запуск Диспетчера и выбор им следующего потока для выполнения. Так как программа обработки прерывания часов выполняется на уровне IRQL большем, чем dispateh_level (она выполняется на уровне IRQL CLOCK2_LEVEL на х86 процессорах), обработка запроса для Диспетчера откладывается.
После генерирования прерывания уровня dispatch_level, программа обработки прерывания часов заканчивает любую другую работу, которую она должна сделать и управление возвращается Микроядру.
Затем Микроядро распознает следующее самое высоко приоритетное прерывание, которое находится в режиме ожидания. Каждое прерывание обслуживается по очереди. Когда для обслуживания не остается никаких прерываний уровня выше dispatchjevel, выполняется программа обработки прерывания уровня dispatch_level. Эта программа обработки прерывания обрабатывает список DPC (обсуждаемый позже), и задействует Диспетчер, чтобы выбрать новый поток выполнения.
Когда задействуется Диспетчер, он обращает внимание, что квант времени текущего потока был уменьшен до нуля. Затем Диспетчер осуществляет алгоритм планирования Windows NT, чтобы определить следующий поток, который нужно запланировать. Если выбран новый поток (мог бы быть перепланирован предыдущий поток), происходит переключение контекста. Если нет никаких ожидающих вызовов АРС для вновь выбранного потока, код потока будет выполнен, когда система возвратится обратно к уровню IRQL PASSIVE_LEVEL.