Linux内核分析第八周——进程的切换和系统的一般执行过程

Linux内核分析第八周——进程的切换和系统的一般执行过程

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一、知识要点：

schedule目的：在运行队列中找到一个进程，把cpu分配给他。

schedule()函数选择一个新的进程来运行，并调用context_switch进行上下文的切换，这个宏调用switch_to来进行关键上下文切换。

next = pick_next_task(rq, prev);//进程调度算法都封装这个函数内部
context_switch(rq, prev, next);//进程上下文切换

switch_to利用了prev和next两个参数：prev指向当前进程，next指向被调度的进程

打开schedule代码分析：

打开switch_to代码，对其进行分析：

​​ #defineswitch_to(prev, next, last)

32do {
40unsignedlongebx, ecx, edx, esi, edi;
42asmvolatile("pushfl\n\t" //保存当前进程的flag
43"pushl % ebp\n\t"         //把当前进程的堆栈基址压栈
44"movl %%esp,%[prev_sp]\n\t"   //把当前栈顶保存起来，保存到thread.sp [prev_sp]是使用标号，类似以前的%1，这里使用字符串标记参数
45"movl %[next_sp],%%esp\n\t"   //把下一个进程的栈顶放到esp寄存器里面，从这开始，所有的压栈都是在next进程里面了
46"movl $1f,%[prev_ip]\n\t"         //保存当前进程的eip，在恢复prev当前进程的时候可以从这里开始恢复
47"pushl %[next_ip]\n\t"              //把next进程起点也就是IP的位置压栈，这里是压到next进程的堆栈，next进程的栈顶就是他的起点。
48__switch_canary
49"jmp __switch_to\n"                //不同于call调用函数
用寄存器传递参数
50"1:\t"                                      //从这才开始执行next进程第一条语句，以上的语句是很模糊的，属于哪个进程还不好说，但从45行之后就已经在next进程中压栈了。
51"popl % ebp\n\t"
52"popfl\n"
55     : [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp),//当前进程，因为中断内部在内核态，sp内核堆栈顶。                                                                             56       [prev_ip] "=m" (prev->thread.ip),//thread.ip当前进程的eip
57"=a" (last),
59
60"=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx),
61"=S" (esi), "=D" (edi)    
63__switch_canary_oparam
66     : [next_sp]  "m" (next->thread.sp),//input：next->thread.sp下一个进程内核堆栈栈顶
67       [next_ip]  "m" (next->thread.ip),//next->thread.ip下一个进程执行的起点
70       [prev]     "a" (prev),
71       [next]     "d" (next)
73__switch_canary_iparam
75     :
76"memory");
77} while (0)

二、总结：

​Linux系统的一般执行过程分析总结：

最一般的情况：正在运行的用户态进程X切换到运行用户态进程Y的过程

• 正在运行的用户态进程X
• 发生中断——save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stack（用户态进程x的内核堆栈）,then load cs:eip(entry of a specific ISR当前对应的中断服务历程的起点) and ss:esp(point to kernel stack)（当前进程内核堆栈的信息）
• SAVE_ALL //保存现场
• 中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()，其中的switch_to做了关键的进程上下文切换
• 标号1之后开始运行用户态进程Y(这里Y曾经通过以上步骤被切换出去过因此可以从标号1继续执行)
• restore_all //恢复现场
• iret pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack（Y进程在发生中断时保存到堆栈里面的）
• 继续运行用户态进程Y