当我们谈线(进)程“切换”时

　　先用自己话非常通俗的概括一下整个切换的流程。故事开始的时候一个进程（or线程，在这里不加以区分，简单的认为二者的区别只是在是否产生内存映射表的切换，其他方面相同）A正在愉快的运行着，CPU通过取指执行的方式一点点的去执行它的代码，突然遇到一个中断（系统调用、外部中断、异常），然后就要进入到A进程的内核态去执行相应的中断服务例程，在这期间突然不小心发生一个意外，程序的执行由于缺乏某中资源而不得不中止，而调用了schedule()函数，即产生了进程的切换。而这块知识的重点并非是schedule()函数如何去选择下一个要被执行的进程，我们跳过这个黑箱，假设现在已经取得下一个进程的PCB和PID，那么剩下的重点就落在了switch_to()这个函数的身上。在切换到了新的进程B的内核栈之后，再利用B的内核栈中保存的用户栈的信息跳转到用户态去执行程序，从而完成了进程的切换。

　　课程介绍了两种切换（switch_to）的方法，概括的说一种是基于TSS的切换，一种是基于内核栈的切换。

---

（一）基于TSS的进（线）程切换

 

　　首先介绍TSS的概念，Task State Segment，即任务状态段。它记录了cpu执行某个线程的上下文，就是比如这个线程开始执行了5秒钟后cpu中各个寄存器的内容，概括的说是记录从cpu来看整个进程执行到了一个什么样的地步，可以形象的理解为TSS就是个相机，将cpu某一时刻的状态给“咔嚓”地拍了下来。然后由于TSS的本质是一个段，所以关于他的寻找遵从保护模式下的段机制（详情出门左转http://www.cnblogs.com/immortal-worm/p/5867418.html），由cpu中的tr寄存器记录当前进程tss所在的位置，然后统一去GDT里面找。

　　Intel架构不仅提供了TSS来实现任务切换，而且只要一条指令就能完成这样的切换，即图中的ljmp指令。具体的工作过程是：

　　（1）通过tr寄存器在GDT中找到当前进程的TSS表，然后将当前cpu的状态记录到找到的TSS表中。

　　（2）通过ljmp指令的参数找到下一个要切换进程的TSS表的位置，并将其内容“扣”到cpu中。

　　（3）将cpu中的tr寄存器置为当前的TSS位置

　　（4）由于当前cpu中已经存放了新进程的cs和ip寄存器，所以直接开始执行就OK

　　而基于TSS的进程切换要耗费约200个时钟周期，时间较长， 因此又有了基于内核栈的进程切换。

---

（二）基于内核栈的进（线）程切换

 

　　首先是schedule()函数里传给switch_to()参数的变动

 if ((*p)->state == TASK\_RUNNING \&\& (*p)->counter > c) c = (*p)->counter, next = i, pnext = *p;

 .......

switch_to(pnext, LDT(next));

　　不难看出ebp+8也就是pnext参数

switch_to:

     pushl %ebp

     movl %esp,%ebp

     pushl %ecx

     pushl %ebx

     pushl %eax

     movl 8(%ebp),%ebx

     cmpl %ebx,current

     je 1f

     切换PCB

     TSS中的内核栈指针的重写

     切换内核栈

     切换LDT

     movl $0x17,%ecx

     mov %cx,%fs

     cmpl %eax,last_task_used_math //和后面的clts配合来处理协处理器，由于和主题关系不大，此处不做论述

    jne 1f

    clts

 1:    popl %eax

    popl %ebx

    popl %ecx

    popl %ebp

    ret

　　五个步骤：PCB的切换->TSS内核栈指针的重写->内核栈的切换->LDT的切换->PC指针的切换

　　（1）PCB指针的切换

movl %ebx,%eax   

xchgl %eax,current

　　其中ebx中存的是switch_to的第一个参数，即下一个进程的PCB指针，然后和当前指针的值进行交换，从这里我们能看出——所谓的PCB切换实质就是让current指针存入被切换来进程的PCB指针。

　　（2）TSS内核指针的改写

 movl tss,%ecx

addl $4096,%ebx

 movl %ebx,ESP0(%ecx)

　　之前提过ebx存放的是新进程PCB指针的地址，之所以要给他加上4096即4K空间是指向了新进程的内存栈指针，由于每个进程的内核栈是由tss中的ss0和esp0共同标记的，所以每次进入内核栈时，任务的内核栈总是空的，而它初始的地址就是PCB首地址+4096。

　　（3）内核栈的切换

　　这步要做的也很简单，就是将cpu中的esp寄存器的内容置成新进程的内核栈首地址即可。

　　（4）LDT的切换

　　指令movl 12(%ebp),%ecx负责取出对应LDT(next)的那个参数，指令lldt %cx负责修改LDTR寄存器，一旦完成了修改，下一个进程在执行用户态程序时使用的映射表就是自己的LDT表了，地址空间实现了分离。

　　（5）PC指针的切换

　　最后一个切换是关于PC的切换，和前面论述的一致，依靠的就是switch_to的最后一句指令ret，虽然简单，但背后发生的事却很多：schedule()函数的最后调用了这个switch_to函数，所以这句指令ret就返回到下一个进程（目标进程）的schedule()函数的末尾，遇到的是}，继续ret回到调用的schedule()地方，是在中断处理中调用的，所以回到了中断处理中，就到了中断返回的地址，再调用iret就到了目标进程的用户态程序去执行，和书中论述的内核态线程切换的五段论是完全一致的。