多个用户进程同时进行

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    我们以三个用户进程(str1、str2、str3)为例，来看看多个进程是如何运行的，他们又是如何切换的。

    进程的源代码如下，str1、str2、str3三者代码一样。

#include <stdio.h>

int foo(int n)
{
	char text[2048];
	if(n==0)
		return 0;
	else
	{
		int i = 0;
		for(i; i<2048; i++)
			text[i] = ‘\0‘;
		sleep(5);
		foo(n - 1);
	}
}

int main(int argc, char **argc)
{
	foo(6);
	return 0;
}

    1、假设现在创建（fork）了三个进程，并执行（execve）对应的程序，他们的进程号是5、6、7，它们的线性地址空间的位置应该依次是4*64 ~ 5*64MB，5*64 ~ 6*64MB，6*64 ~ 7*64MB。假设三个进程此时都处于就绪态，也就是如下图：

                                         图  1

    2、假设现在轮到str1进程执行。str1开始执行foo函数调用，就需要压栈（这是从汇编的角度看的，局部变量需要压栈），于是产生了缺页中断。在缺页中断中，内核为str1进程申请了空闲物理页面，并将其映射到str1进程的线性地址空间。之后进程再对text数组进行设置，内容就被写在了刚分配的物理页面上了。执行效果如下图：

                                        图  2

    3、str1在执行过程中，无轮在0特权级还是3特权级，每10毫秒就会产生一次时钟中断，会调用do_timer，这样就会消减它的时间片，直到消减到0，如果此时进程处于3特权级，就执行schedule。

    do_timer如下：

void do_timer(long cpl)
{
	......
	if ((--current->counter)>0) return;//判断时间片是否削减为0
	current->counter=0;
	if (!cpl) return;//只有在3特权级下才能切换，0特权级下不能切换
	schedule();
}

                                                            图  3

    4、str2无轮在0特权级还是3特权级，每10毫秒就会产生一次时钟中断，会调用do_timer，这样就会消减它的时间片，直到消减到0，如果此时进程处于3特权级，就执行schedule，切换到str3执行，它也要压栈，str3开始执行，执行的代码于进程str2相同，也是压栈，并设置text。str3程序执行压栈的效果如下：

                                        图  4

    5、str3执行一段时间后，时间片也用完了。这样三个用户进程虽然还需要继续执行，但时间片都用完了。当再发生时钟中断时，do_timer()函数调用schedule()函数进行进程切换，这时，内核会为他们重新分配时间片。

    内核从task[]的末端开始重新给当前系统的所有进程（包括处于睡眠的进程，但进程0除外）分配时间片，时间片的大小为couter/2 + priority。priority是进程的优先级，所以进程的优先级越高，分配到的时间片就越多。然后根据此时时间片的情况重新选择进程运行，如此反复。

    执行的代码如下：

void schedule(void)
{
	.....
/* this is the scheduler proper: */

	while (1) {
		c = -1;
		next = 0;
		i = NR_TASKS;
		p = &task[NR_TASKS];
		while (--i) {
			if (!*--p)
				continue;
			if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c)
				c = (*p)->counter, next = i;
		}
		if (c) break;
		for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)
			if (*p)
				(*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) +
						(*p)->priority;
	}
	switch_to(next);
}

    三个程序执行一段时间后，压入他们各自的栈中的数据在主内存中的分布如下图：

                                                                                  图 5

多个用户进程同时进行

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原文地址：http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/43674441