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进程调度的时机 + 调度算法
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首先简单提一下这个宏和函数的被调用关系： schedule() --> context_switch() --> switch_to --> __switch_to() 这里面，schedule是主调度函数，涉及到一些调度算法，这里不讨论。当schedule()需要暂停A进程的执行而继续B进程的执行时，就发生了进程之间的切换。进程切换主要有两部分：1、切换全局页表项；2、切换内核堆栈和硬件上下文。这个切换工作由context_switch()完成。其中switch_to和__switch_to()主要完成第二部分。更详细的，__switch_to()主要完成硬件上下文切换，switch_to主要完成内核堆栈切换。 阅读switch_to时请注意：这是一个宏，不是函数，它的参数prev, next, last不是值拷贝，而是它的调用者context_switch()的局部变量。局部变量是通过%ebp寄存器来索引的，也就是通过n(%ebp)，n是编译时决定的，在不同的进程的同一段代码中，同一局部变量的n是相同的。在switch_to中，发生了堆栈的切换，即ebp发生了改变，所以要格外留意在任一时刻的局部变量属于哪一个进程。关于__switch_to()这个函数的调用，并不是通过普通的call来实现，而是直接jmp，函数参数也并不是通过堆栈来传递，而是通过寄存器来传递。 在下文中提到一些局部变量和寄存器值，为了不引起混淆，在名字后面加上_X，表示是X进程的成员。如esp_A表示进程A的esp的值，prev_B，表示进程B中的prev变量，等等。 switch_to切换主要有以下三部分：
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7.switch_to 到底干了啥？第六讲（传送门：fork + execve：一个进程的诞生）我们介绍了进程的诞生，可是操作系统中有很多进程，进程之间怎么切换的，又有哪些奥秘？我们回到源码，细细阅读。 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： 1. 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()； 2. 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； 3. 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 1. 用户地址空间：包括程序代码，数据，用户堆栈等 2. 控制信息：进程描述符，内核堆栈等 3. 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。 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 |
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