《Linux内核分析》第八周学习小结 进程的切换和系统的一般执行过程

进程的切换和系统的一般执行过程

一、进程调度的三个时机：

1.中断处理过程（包括时钟中断、I/O中断、系统调用和异常）中，直接调用schedule()，或者返回用户态时根据need_resched标记调用schedule()；

2.内核线程可以直接调用schedule()进行进程切换，也可以在中断处理过程中进行调度，也就是说内核线程作为一类的特殊的进程可以主动调度，也可以被动调度；

3.用户态进程无法实现主动调度，仅能通过陷入内核态后的某个时机点进行调度，即在中断处理过程中进行调度。

 

二、switch_to完成寄存器的切换

switch_to(prev,next,prev);

   进程切换：为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换（process switch）、

任务切换（task switch）或上下文切换（context switch）。

   schedule()函数选择一个新的进程来运行，调用switch_to来进行关键上下文切换。

   switch_to完成寄存器的切换：先保存当前进程的寄存器，再进行堆栈切换，自此后所有的压栈都是在新进程的堆栈中了，再切换eip，这样当前进程

可以从新进程中恢复，还有其他必要的切换。

进程上下文包含了进程执行需要的所有信息，包括：

1、用户地址空间：包括程序代码，数据，用户堆栈等

2、控制信息：进程描述符，内核堆栈等

3、硬件上下文（与中断保存硬件上下文的方法不同）

 

三、Linux系统的一般执行过程（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；

then load cs:eip(系统调用的起点，entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack)

进入内核代码，SAVE_ALL //保存现场

（这一步也可能不发生）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之后开始运行上一步中选中的用户态进程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

继续运行用户态进程Y

 

四、实验：

1.下载menu系统：

2.启动gdb进行调试：

3.在schedule处设置断点，点击c运行：

4.停在断点1：schedule

5.停在断点2：context_switch

6.按n单步执行：

 

五、总结：

Linux系统的一般执行过程：参见三。