2019-2020-1 20199322《Linux内核原理与分析》第九周作业

本周研究的主要是进程切换和系统的一般执行过程

进程调度的时机

当前运行的进程主动放弃处理机：

½ :进程正常终止。
⅓ :进程运行中发生异常终止。
¼ :进程请求导致阻塞，例如I/O请求。

当前运行的进程被动放弃处理机:

⅕ :分享给进程的时间片用完。
⅙ :有更紧急的任务需要处理，比如输入输出。
&frac17; :优先级更高的进程进入队列。

知识点总结图

由于前几次实验都是同样的操作故不再赘述

分析schedule()函数

停在pick_next_task断点处

继续执行到context_switch断点处

反复按s，进入switch_to函数内部

switch_to代码分析

asm volatile(
"pushfl\n\t"  //保存当前进程flags
"pushl %%ebp\n\t"  //当前进程堆栈基址压栈
"movl %%esp,%[prev_sp]\n\t"  //保存ESP，将当前堆栈栈顶保存起来
"movl %[next_sp],%%esp\n\t"  //更新ESP，将下一栈顶保存到ESP中
"movl $1f,%[prev_ip]\n\t"    //保存当前进程的EIP
"pushl %[next_ip]\n\t"       //将next进程起点压入堆栈,即next进程的栈顶为起点
__switch_canary              //next_ip一般为$1f，对于新创建的子进程是ret_from_fork      
"jmp __switch_to\n"    //prve进程中，设置next进程堆栈
"1:\t"            //next进程开始执行       
"popl %%ebp\n\t"  //restore EBP
"popfl\n"         //restore flags
: [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp),         //保存当前进程的esp
[prev_ip] "=m" (prev->thread.ip),           //保存当前进仓的eip
"=a" (last),
"=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx),
"=S" (esi), "=D" (edi)
__switch_canary_oparam
: [next_sp]  "m" (next->thread.sp),  //next进程的内核堆栈栈顶地址，即esp
[next_ip]  "m" (next->thread.ip),    //next进程的eip
// regparm parameters for __switch_to(): 
[prev]     "a" (prev),
[next]     "d" (next)
__switch_canary_iparam
:      //重新加载段寄存器
"memory");
} while (0)

总结

本周主要讲解了进程切换的关键代码switch_ to分析、Linux系统的一般执行过程、Linux系统架构和执行过程。从中我了解到schedule()函数实现进程调度，context_ switch完成进程上下文切换，switch_ to完成寄存器的切换。在调度时机方面，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。而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。