2017-2018-1 20179219《Linux内核原理与分析》第九周作业

Posted 2020-10-15

一、学习笔记：

1.中断处理过程：包括时钟中断、I/O中断、系统调用和异常。直接调用schedule（）函数，在队列中找到进程并分配CPU或返回用户态时根据need_resched标记调用schedule()。

2. 内核线程只有内核态没有用户态，可以直接调用schedule()进行进程之间的切换，也可以在中断处理过程中进行调度。用户态进程无法实现主动调度只能在中断处理过程中调度。

3.内核级别：ring0～3

4.进程上下文包含了进程执行所需要的信息

• 　　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

5.schedule()函数选择一个新进程运行并调用context_switch进行上下文的切换。

6.挂起CPU上执行的进程和中断时保存现场的操作并不相同，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。

7关键代码：

　　context_switch(rq, prev, next); //进程上下文切换

　　switch_to(pre,next,prev) //切换堆栈和寄存器　　

8.内存映射

9.深入理解ls命令执行过程

二、代码分析

switch_to函数：

#define switch_to(prev, next, last) //prev指向当前进程，next指向被调度的进程                                   
do {                                                                              
      /*                              
  * Context-switching clobbers all registers, so we clobber  
   * them explicitly, via unused output variables.     
   * (EAX and EBP is not listed because EBP is saved/restored  
   * explicitly for wchan access and EAX is the return value of   
   * __switch_to())                     
  */                                                     
         unsigned long ebx, ecx, edx, esi, edi;
                                  
         asm volatile("pushfl\\n\\t"  //把prev进程的flag保存到prev进程的内核堆栈中
                      "pushl %%ebp\\n\\t" //把prev进程的基址ebp保存到prev进程的内核堆栈中
           
                      "movl %%esp,%[prev_sp]\\n\\t"//把prev进程的内核栈esp保存到prev->thread.sp中
                      "movl %[next_sp],%%esp\\n\\t"//esp指向next进程的内核堆栈栈顶（next->thread.sp） 
                      
                      "movl $1f,%[prev_ip]\\n\\t"//把"1:\\t"地址赋给prev->thread.ip，当prev进程下次被switch_to切回来时，从"1:\\t"处执行，即往后执行"popl %%ebp\\n\\t"和"popfl\\n"     
                      "pushl %[next_ip]\\n\\t"//把next->thread.ip压入next进程的内核堆栈栈顶 
                      __switch_canary                                        
                      "jmp __switch_to\\n"//执行__switch_to()函数，完成硬件上下文切换  
                      "1:\\t"                                                    
                      "popl %%ebp\\n\\t"   
                      "popfl\\n"                         
                                                                                
                      /* output parameters */                                   
                      : [prev_sp] "=m"(prev->thread.sp),             
                        [prev_ip] "=m"(prev->thread.ip),              
                        "=a" (last),                                                
                                                                                   
                      /* clobbered output registers: */              
                        "=b" (ebx), "=c"(ecx), "=d" (edx),              
                        "=S" (esi), "=D"(edi)                            
                                                                                    
                       __switch_canary_oparam                                     
                                                                                    
                          /* input parameters: */                                  
                      : [next_sp]  "m" (next->thread.sp),              
                        [next_ip]  "m" (next->thread.ip),              
                                                                                   
                      /* regparm parameters for __switch_to():*/  
                        [prev]     "a" (prev),                                   
                        [next]     "d" (next)                                    
                                                                                     
                        __switch_canary_iparam                             
                                                                                    
                      : /* reloaded segment registers */                          
                     "memory");                                           
} while (0) 

 三、课本学习思考

复习了操作系统中的cache的概念，以及多线程、操作系统内核处理的方式等。三级页表转换是地址转换的核心