Linux第九周作业

学习笔记
不同类型的进程有不同的调度需求，其中分为两类
第一类：I/O-bound(频繁进行I/O，花费长时间等待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）
第二类：批处理进程、实时进程、交互式进程（例如：shell）。
进程调度时机
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。
进程上下文切换
为控制进程的执行，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。
挂起正在CPU上执行的进程，与中断时保存现场不同。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。
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（与中断保存硬件上下文的方式不同）
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，context_switch中的一个关键宏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在这个函数内部
context_switch(rq.prev.next); j进程上下文切换
switch_to利用prev和next两个参数：prev指向当前进程next指向被调度进程。
linux系统的一般执行过程
正在进行运行的用户态进程x切换到运行用户态y的过程
1 正在运行的用户态进程x
2 发生中断——save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stack，then load cs:eip(entry of a specific ISR ) and ss:esp(point to kernel stack). 保存和加载
3 save_all 恢复现场
4 中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()，其中的switch_to做了关键的进程上下文切换 //将x进程的内核堆栈切换到next进程的内核堆栈，再切换eip
5 标号1之后开始运行用户态进程Y(这里Y曾经通过以上步骤被切换出去过因此可以从标号1继续执行)
6 restore_all 恢复现场
7 iret - pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack //把y进程在发生中断时保存在内核堆栈里面的cs:eip/ss:esp/eflags pop出来
8 继续运行用户态进程y。

实验过程
和前一个实验一样先使用以下命令
cd LinuxKernel
rm menu -rf
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
mv test_exec.c test
make rootfs

返回上一级
cd..
可以通过增加-s -S启动参数打开调试模式
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -s -S

打开gdb进行远程调试
gdb
file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
设置断点
b schedule
b_context switch
b_switch
b_switch_to
b pick_next_task