| nbsp; :"m" (next->thread.esp), \%3
"m" (next->thread.eip), \%4
"a" (prev), "d" (next), \eax,edx
"b" (prev)); \ebx
} while (0)
进程切换过程可以分成两个阶段,上面这段汇编代码可以看作第一阶段,它保存一些关键的寄存器,并在栈上设置好跳转到新进程的地址。第二阶段在switch_to()中启动,实现在__switch_to()函数中,主要用于保存和更新不是非常关键的一些寄存器(以及IO操作许可权映射表ioperm)的值:
- unlazy_fpu(),如果老进程在task_struct的flags中设置了PF_USEDFPU位,表明它使用了FPU,unlazy_fpu()就会将FPU内容保存在task_struct::thread中;
- 用新进程的esp0(task_struct::thread中)更新init_tss中相应位置的esp0;
- 在老进程的task_struct::thread中保存当前的fs和gs寄存器,然后从新进程的task_struct::thread中恢复fs和gs寄存器;
- 从新进程的task_struct::thread中恢复六个调试寄存器的值;
- 用next中的ioperm更新init_tss中的相应内容
switch_to()函数正常返回,栈上的返回地址是新进程的task_struct::thread::eip,即新进程上一次被挂起时设置的继续运行的位置(上一次执行switch_to()时的标号"1:"位置)。至此转入新进程的上下文中运行。
在以前的Linux内核中,进程的切换使用的是far jmp指令,2.4采用如上所示的手控跳转,所做的动作以及所用的时间均与far jmp差不多,但更利于优化和控制。
五. 调度器:具体实现时函数的调用关系,并对各函数的基本功能进行说明
Linux的调度器主要实现在schedule()函数中。
1.调度器工作流程
schedule()函数的基本流程可以概括为四步:
1). 清理当前运行中的进程
2). 选择下一个投入运行的进程
3). 设置新进程的运行环境
4). 执行进程上下文切换
5). 后期整理
其中包含了一些锁操作:就绪队列锁runquque_lock,全局核心锁kernel_flag,全局中断锁global_irq_lock,进程列表锁tasklist_lock。下面先从锁操作开始描述调度器的工作过程。
A. 相关锁
- runqueue_lock,定义为自旋锁,对就绪队列进行操作之前,必须锁定;
- kernel_flag,定义为自旋锁,因为很多核心操作(例如驱动中)需要保证当前仅由一个进程执行,所以需要调用lock_kernel()/release_kernel()对核心锁进行操作,它在锁定/解锁kernel_flag的同时还在task_struct::lock_depth上设置了标志,lock_depth小于0表示未加锁。当发生进程切换的时候,不允许被切换走的进程握有kernel_flag锁,所以必须调用release_kernel_lock()强制释放,同时,新进程投入运行时如果lock_depth>0,即表明该进程被切换走之前握有核心锁,必须调用reacquire_kernel_lock()再次锁定;
- global_irq_lock,定义为全局的内存长整型,使用clear_bit()/set_bit()系列进行操作,它与global_irq_holder配合表示当前哪个cpu握有全局中断锁,该锁挂起全局范围内的中断处理(见irq_enter());
- tasklist_lock,定义为读写锁,保护以init_task为头的进程列表结构。
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