week 8 實驗：理解進程調度時機跟蹤分析進程調度與進程切換的過程

1.環(huán)境搭建：

rm menu -rf git clone https://github.com/megnning/menu.git cd menu ls make rootfs qemu -kernel ../linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -s -S gdb file ../linux-3.18.6/vmlinux target remote:1234

這一堆都是常用配置了，不贅述。

2.使用gdb跟蹤分析一個schedule()函數(shù)

首先設置幾個斷點，分別是schedule， pick_next_task，context_switch，switch_to。最后一個switch_to設置失敗了，我也無法定位到它，這個另外再說。
設置斷點如下：

發(fā)現(xiàn)一個對schdule的調用：

schdule函數(shù)定義如下：

__visible保證任何地方都能夠調用這個函數(shù)實現(xiàn)進程的切換。
它首先要建立一個進程描述符，用來表示當前進程，而具體的調度過程交由__schedule()函數(shù)執(zhí)行。

由這張圖可以看出來，兩個重要的函數(shù)context_switch和pick_next_task函數(shù)都在__schedule函數(shù)中。

首先看到的是pick_next_task函數(shù)：

next指針指向的是由這個函數(shù)選擇出來的進程，pick_next_task函數(shù)里面封裝了許多進程調度的算法，通過這個函數(shù)就能尋找出適當?shù)南乱粋€執(zhí)行進程。內部如下：

然后看到了context_switch函數(shù)，這個函數(shù)的功能是進程上下文切換

關于switch_to：
switch_to是關鍵上下文切換的相關代碼，切換堆棧和寄存器的狀態(tài)，利用了prev和next兩個參數(shù)：prev指向當前進程，next指向被調度的進程。
這段是匯編相關無法跟蹤，我只找到了一個__switch_to的函數(shù)，這個函數(shù)的返回值應該是eax的值。

對于switch_to的代碼分析如下：

31 #define switch_to(prev, next, last) 32 do { 33 /* 34 * Context-switching clobbers all registers, so we clobber 35 * them explicitly, via unused output variables. 36 * (EAX and EBP is not listed because EBP is saved/restored 37 * explicitly for wchan access and EAX is the return value of 38 * __switch_to()) 39 */ 40 unsigned long ebx, ecx, edx, esi, edi; 41 42 asm volatile("pushfl\n\t" /* 保存當前進程的標志位 */ 43 "pushl %%ebp\n\t" /* 保存當前進程的堆棧基址EBP */ 44 "movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" /* 保存當前棧頂ESP */ 45 "movl %[next_sp],%%esp\n\t" /* 把下一個進程的棧頂放到esp寄存器中，完成了內核堆棧的切換，從此往下壓棧都是在next進程的內核堆棧中。 */ 46 "movl $1f,%[prev_ip]\n\t" /* 保存當前進程的EIP */ 47 "pushl %[next_ip]\n\t" /* 把下一個進程的起點EIP壓入堆棧 */ 48 __switch_canary 49 "jmp __switch_to\n" /* 因為是函數(shù)所以是jmp，通過寄存器傳遞參數(shù)，寄存器是prev-a，next-d，當函數(shù)執(zhí)行結束ret時因為沒有壓棧當前eip，所以需要使用之前壓棧的eip，就是pop出next_ip。 */ 以上四行代碼實際是使用next進程的進程堆棧，但是還算成prev的進程執(zhí)行，內核堆棧的切換和進程切換完成并不同時間。50 "1:\t" /* 認為next進程開始執(zhí)行。 */ 51 "popl %%ebp\n\t" /* restore EBP */ 52 "popfl\n" /* restore flags */ 53 54 /* output parameters 因為處于中斷上下文，在內核中prev_sp是內核堆棧棧頂prev_ip是當前進程的eip */ 55 : [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp), 56 [prev_ip] "=m" (prev->thread.ip), //[prev_ip]是標號 57 "=a" (last), 58 59 /* clobbered output registers: */ 60 "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx), 61 "=S" (esi), "=D" (edi) 62 63 __switch_canary_oparam 64 65 /* input parameters: next_sp下一個進程的內核堆棧的棧頂next_ip下一個進程執(zhí)行的起點，一般是$1f，對于新創(chuàng)建的子進程是ret_from_fork*/ 66 : [next_sp] "m" (next->thread.sp), 67 [next_ip] "m" (next->thread.ip), 68 69 /* regparm parameters for __switch_to(): */ 70 [prev] "a" (prev), 71 [next] "d" (next) 72 73 __switch_canary_iparam 74 75 : /* reloaded segment registers */ 76 "memory"); 77 } while (0)

簡而言之，原理如下：

schedule()函數(shù)選擇一個新的進程來運行：

使用pick_next_task內部封裝的調度算法執(zhí)行選擇
并調用context_switch進行上下文的切換
context_switch又調用switch_to來進行關鍵上下文切換
switch_to切換堆棧和寄存器的狀態(tài)，利用了prev和next兩個參數(shù)：
prev指向當前進程，next指向被調度的進程。

3.學習筆記

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轉載于:https://www.cnblogs.com/20135202yjx/p/5392618.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的20135202闫佳歆--week 8 实验：理解进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程--实验及总结...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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