标签：
原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
1、理解进程上下文的切换机制，以及与中断上下文切换的关系
用户态进程它在用户的时候，它没法直接调用schedule（），因为schedule是个内核函数，而且它也不是一个系统调用，没法直接调用它，只能间接的调用它，间接的调用schedule（）的时机就是中断处理过程
对于用户态进程，它要从当前运行中的进程切换出去的话，那么它就必须要进入中断，这个中断是一般中断，进入中断后才会有一个可能会发生进程调度的时机，所以一般的用户态进程只能被动调度
[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；
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。
进程的调度时机与进程的切换
操作系统原理中介绍了大量进程调度算法，这些算法从实现的角度看仅仅是从运行队列中选择一个新进程，选择的过程中运用了不同的策略而已。
对于理解操作系统的工作机制，反而是进程的调度时机与进程的切换机制更为关键。
进程调度的时机
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()；
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；
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。
进程的切换
为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上执行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行，这叫做进程切换、任务切换、上下文切换；
挂起正在CPU上执行的进程，与中断时保存现场是不同的，中断前后是在同一个进程上下文中，只是由用户态转向内核态执行；
进程上下文包含了进程执行需要的所有信息
用户地址空间： 包括程序代码，数据，用户堆栈等
控制信息 ：进程描述符，内核堆栈等
硬件上下文（注意中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同）
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
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
2、通过实验，gdb跟踪分析一个schedule()函数
实验过程截图：
3、分析switch_to中的汇编代码
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
分析汇编代码：
*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
asm volatile("pushfl\n\t" \
43 "pushl %?p\n\t" \将当前进程的堆栈基址压栈
44 "movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" \把当前的栈顶保存起来，保存到 thread.sp
45 "movl %[next_sp],%%esp\n\t" \把下个进程的栈顶放到esp寄存器里面
（44、45完成了内核堆栈的切换）
46 "movl $1f,%[prev_ip]\n\t" \保存当前进程的eip
47 "pushl %[next_ip]\n\t" \将下一个进程的起点压到堆栈中来
next进程的栈顶就是它的起点
48 __switch_canary \
49 "jmp __switch_to\n" \
（46-49使用的都是next进程堆栈，但还是在prev进程中执行）
50 "1:\t" \开始执行next进程的第一条指令
51 "popl %?p\n\t" \pop的原因是因为next进程作为prev进程是曾经push过
52 "popfl\n"
进程的切换：
（1）为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上执行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行，这叫做进程切换、任务切换、上下文切换；
（2）挂起正在CPU上执行的进程，与中断时保存现场是不同的，中断前后是在同一个进程上下文中，只是由用户态转向内核态执行；
（3）进程上下文包含了进程执行需要的所有信息
用户地址空间：包括程序代码，数据，用户堆栈等
控制信息：进程描述符，内核堆栈等
硬件上下文（注意中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同）
三、实验总结
通过本次实验，我理解了进程的调度时机、switch_to及对应的堆栈状态等。其中，重点理解的：
Linux系统的一般执行过程分两种情况：
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(entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack).
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
继续运行用户态进程Y
标签：
原文地址：http://www.cnblogs.com/20135126xff/p/5402224.html
