第八周学习总结

一、进程切换关键代码switch-to分析

    1、进程调度与进程调度时机分析

         1)不同类型的进程有不同的调度要求

             分类：I/0-bound：频繁的进行I/o

　　　　　　　　　　　　　　通常会花费很多时间等待I/o操作的完成

                      CPU-bound：计算密集型

 　　　　　　　　　　　　　　 需要大量的cpu时间进行计算

            分类||：批处理进程：不必与用户交互，通常在后台运行

　　　　　　　　　　　　　　不必很快响应

　　　　　　　　  实时进程： 有实时需求，不应被低优先级的进程阻塞

　　　　　　　　　　　　　　响应时间要短要稳定

　　　　　　　　交互式进程：需要经常与用户交互，所以要花很多时间等待用户输入操作

　　　　　　　　　　　　　　响应时间要快，平均延迟低于50~150ms

         2）schdule函数实现调度

              目的：在运行队列中找到一个进程，把分配给它。

              方法：直接调用schdule（）

                     松散调用：根据need-resched标记

     2、进程调度时机：

           1）中断处理过程：直接调用schedule（）或者标记调用

           2）内核线程，可直接调用，可在中断处理过程调度（内核线程是一个特殊进程，可主动调用，可被动调用）

           3）用户态进程无法调度，仅能通过陷入内核后的某个时机点进行调度，即在中断进程中进行调度（只能被动调度）

    3、中断和进程的区别

           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；

           中断：是在同一进程上下中，只是由用户态到内核执行   （中断也保存硬件上下文，但方法不一样。（保存现场，恢复现场）） 

            进程切换:包含进程执行需要的所有信息（两个进程的切换）（所有信息包括用户地址空间，控制信息，硬件上下文（switch-to机制）） 

　　　　注：　schdule（）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

     4、部分函数的功能:pick-next-task:包装了调用进程的策略

        　　　　　 　　　context-switch；实现进程上下文切换 

        　　　　　　　　　next-ip一般是$if,对于新创建的子进程是ret-from-fork（next是下一个进程的起点）

        　　　　　　　　　jmp-switch-to，使用寄存器传递参数

switch_to函数代码分析如下：

 

二、进程一般执行过程

    1、正在进行用户态X

    2、发生中断

    3、SAVE-ALL//保存现场

    4、中断过程中或调用schdule（），switch-to做了关键的进程上下文切换

    5、标号1之后开始运行用户态进程Y

    6、restore-all//恢复现场

    7、iret

    8、继续运行用户进程Y

特殊情况：

   1）通过中断处理过程中的调度时机，用户态进程和内核线程之间相互切换和内核线程之间相互切换，与一般情况类似，只是内核线程运行过程中发生中断没有用户态和内核态的切换

   2)内核线程主动调用schdule（），只有进程上下文，没有中断上下文切换

   3）创建子进程的系统调用在子进程中执行起点及返回用户态，如fork

   4）加载一个新的可执行程序后返回到用户态的情况，如execve

注：0-3G内核态和用户态都可以访问，3G以上只能内核态访问。

      内核是各种中断处理过程和内核线程的集合。Linux操作系统架构概览