实验
准备环境
进行调试
进程上下文切换相关代码分析
#define switch_to(prev, next, last)
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" /* save flags */
"pushl %%ebp\n\t" /* save EBP */
"movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" /* save ESP */
"movl %[next_sp],%%esp\n\t" /* restore ESP */
"movl $1f,%[prev_ip]\n\t" /* save EIP */
"pushl %[next_ip]\n\t" /* restore EIP */
__switch_canary
"jmp __switch_to\n" /* regparm call */
"1:\t"
"popl %%ebp\n\t" /* restore EBP */
"popfl\n" /* restore flags */
/* 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)
分析switch_to中的汇编代码：
-保存flags
-保存esp
-重置esp
-保存eip
-重置eip
-转跳至__switch_to
-恢复ebp
-恢复flags
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
-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（注意中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同）
分析总结
不同类型的进程有不同的调度需求
-I/O-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时间进行运算
需要不同的算法来使得系统运行更加高效，将CPU资源得到最大限度的使用
-批处理进程batch process
--不必与用户交互，通常在后台运行
--不必很快响应
--典型的批处理程序：编译程序、科学计算
-实时进程real-time process
--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
--典型的实时进程：视频、音频、机械控制等
-交互式进程interactive process
--需要经常与用户交互，因此要花很多时间等待用户输入操作
--响应时间要快，平均延迟要低于50~150ms
--典型交互式程序：shell、文本编辑器、图形应用程序等
有不同的需求应用存在，就需要有不同的调度应用策略
调度策略是一组规则，决定什么时候以怎样的方式选择一个新进程运行
linux的调度基于分时和优先级
linux在不同版本更新，调度策略发生了不同的变化
-linux的进程根据优先级排队，根据特定的算法计算出进程的优先级，用一个值表示把进程如何适当的分配给CPU
-linux中进程的优先级是动态的，调度程序会根据进程的行为周期性的调整进程的优先级，较长时间未分配到CPU的进程优先级通常增高，已经在CPU上运行了较长时间的进程通常优先级降低
用来配置优先级的调用
-nice
-getpriority/setpriority
-sched_getscheduler/sched_setscheduler
-sched_getparam/sched_setparam
-sched_yield
-sched_get_priority_min/sched_get_priority_max
-sched_rr_get_interval
调度策略只是一种算法，内核中的调度算法相关代码使用了类似OOD中的策略模式
将调度算法与其他部分解耦合
理解整个系统，在于理解进程调度的时机
schedule函数用于实现调度
-目的：在运行队列中找到一个进程，把CPU分配给它
-调用方法：-直接调用schedule()；-松散调用，根据need_resched标记
进程调度的时机
-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()；用户态进程只能被动调度
-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；内核线程是只有内核态没有用户态的特殊进程；内核现成可以主动调度可以被动调动
-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。
王潇洋
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