《Linux内核分析》第八周
《Linux内核分析》第八周
PART ONE 知识点总结
一、进程切换的关键代码switch_to
1.进程调度与进程调度的时机
(1)进程分类:
- I/O型(执行块,频繁)
- CPU型(大量的计算)
(2)调度策略:什么时候选择以怎样的方式执行新进程
(3)Linux中的优先级是动态的,Linux进程根据优先级排队
(4)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()(也就是说,用户态进程只能被动地调度);
- 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;
- 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。
2.进程切换上下文的代码
(1)进程切换:内核有能力挂起正在CPU上执行的进程,并恢复以前挂起的某个进程的执行
(2)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(中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同,中断是通过压栈来解决的,而这里是通过schedule函数)
(3)
- schedule()函数,选择一个新进程运行
- context_switch完成进程上下文切换
- switch_to:切换寄存器和堆栈
- 保存当前进程的eip,把下一个进程的eip压栈
二、Linux系统的一般执行过程
1.Linux系统的一般执行过程分析
正在运行的用户态进程X切换到运行用户态进程Y的过程
- 正在运行的用户态进程X
- 发生中断——
- save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stack;
- then load cs:eip(系统调用的起点,entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack)
- 进入内核代码,SAVE_ALL //保存现场
- 中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()(可能不发生,诺发生,则其中的switch_to做了关键的进程上下文切换)
- 标号1之后开始运行上一步中选中的用户态进程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)
- restore_all //恢复现场
- iret - pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack
- 继续运行用户态进程Y
2.Linux系统执行过程中的几个特殊情况
- 通过中断处理过程中的调度时机,用户态进程与内核线程之间互相切换和内核线程之间互相切换,与最一般的情况非常类似,只是内核线程运行过程中发生中断的时候没有进程用户态和内核态的转换,cs不会变化;
- 内核线程主动调用schedule(),只有进程上下文的切换,没有发生中断上下文的切换,也不需要从中断中返回,与最一般的情况相比更简略;
- 创建子进程的系统调用在子进程中的执行起点(如ret_from_fork,上文中也已经提到过)及返回用户态;
- 加载一个新的可执行程序后返回到用户态的情况,如execve,在新进程内部修改了中断保存的信息
3.内核
(1)进程的地址空间一共有4G,3G以上只有内核态可以访问,0至3G用户态可以访问
(2)每一个进程都可以陷入内核,然后返回用户态,没有进程就空转
三、Linux操作系统架构和执行过程概览
1.linux操作系统架构概览
(1)操作系统:计算机系统包含的一个基本的程序集合
(2)目的:
- 与硬件交互
- 为用户程序提供一个良好的执行环境
2.执行ls命令
- 在控制台输入ls命令
- Shell程序分析输入参数,确定这是ls
- 调用系统调用fork生成一个shell本身的拷贝
- 调用exec系统调用将ls可执行文件装入内存
- 从系统调用返回
- Shell和ls都得到执行
3.从CPU和内存角度看Linux系统执行
- 执行gets()函数;
- 执行系统调用,陷入内核;
- 等待输入,CPU会调度其他进程执行,同时wait一个I/O中断;
- 敲击ls,发I/O中断给CPU,中断处理程序进行现场保存、压栈等等;
- 中断处理程序发现X进程在等待这个I/O(此时X已经变成阻塞态),处理程序将X设置为WAKE_UP;
- 进程管理可能会把进程X设置为next进程,这样gets系统调用获得数据,再返回用户态堆栈
- 图5
- 从内存角度看,所有的物理地址都会被映射到3G以上的地址空间:因为这部分对所有进程来说都是共享的
PART TWO 实验
实验内容——调试schedule函数
(1)启动内核
(2)启动gdb调试
(3)设置断点在schedule处
(4)list查看代码
(5)单步执行发现__schedule()
(6)继续单步执行直到发现pick_nexi_task():
(7)继续单步执行,直到发现context_switch:
(8)设置了一个新的断点,为了进入context_switch()函数
(9)进入context_switch()函数并发现了switch_to()和__switch_to()
(10)完成跟踪
《Linux内核分析》第八周的更多相关文章
- LINUX内核分析第八周学习总结——进程的切换和系统的一般执行过程
LINUX内核分析第八周学习总结——进程的切换和系统的一般执行过程 张忻(原创作品转载请注明出处) <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/c ...
- LINUX内核分析第八周学习总结
LINUX内核分析第八周学习总结 标签(空格分隔): 20135328陈都 陈都 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程 http://mooc.study.163.c ...
- Linux内核分析第八周——进程的切换和系统的一般执行过程
Linux内核分析第八周--进程的切换和系统的一般执行过程 李雪琦+原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/cou ...
- Linux 内核分析第八周学习笔记
Linux 内核分析第八周学习笔记 zl + 原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-10 ...
- linux内核分析 第八周
第八周 理解进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程 一.进程调度与切换 1.进程的调度时机与进程切换 操作系统原理中介绍了大量进程调度算法,这些算法从实现的角度看仅仅是从运行队列中选择一个新进程 ...
- LINUX内核分析第八周学习总结:进程的切换和系统的一般执行过程
韩玉琪 + 原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一.进程切换的关 ...
- Linux内核分析——第八周学习笔记
实验作业:进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程 20135313吴子怡.北京电子科技学院 [第一部分]理解Linux系统中进程调度的时机 1.Linux的调度程序是一个叫schedule()的 ...
- Linux内核分析——第八周学习笔记20135308
第八周 进程的切换和系统的一般执行过程 一.进程切换的关键代码switch_to分析 1.进程调度与进程调度的时机分析 (1)进程分类 第一种分类 I/O-bound:等待I/O CPU-bound: ...
- 20135327郭皓--Linux内核分析第八周 进程的切换和系统的一般执行过程
第八周 进程的切换和系统的一般执行过程 一.进程切换的关键代码switch_to分析 1.进程调度与进程调度的时机分析 不同类型的进程有不同的调度需求 第一种分类: I/O-bound:频繁进行I/O ...
- LINUX内核分析第八周总结:进程的切换和系统的一般执行过程
一.进程调度与进程切换 1.不同的进程有不同的调度需求 第一种分类: I/O密集型(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密集型(CPU-bound) ...
随机推荐
- 【PAT】B1070 结绳(25 分)
此题太给其他25分的题丢人了,只值15分 注意要求最终结果最长,而且向下取整 #include<stdio.h> #include<algorithm> using names ...
- January 12th, 2018 Week 02nd Friday
Nothing behind me, everything ahead of me, as is ever so on the road. 我的身后空空荡荡,整个世界都在前方,这就是在路上. That ...
- 解决Could not load file or assembly CefSharp.Core.dll的问题
这个问题的中文提示是: 未能加载文件或程序集“CefSharp.Core.dll”或它的某一个依赖项.找不到指定的模块 具体原因是因为CefSharp运行时需要Visual C++ Redistrib ...
- WeakHashMap源码解读
1. 简介 本文基于JDK8u111的源码分析WeakHashMap的一些主要方法的实现. 2. 数据结构 就数据结构来说WeakHashMap与HashMap原理差不多,都是拉链法来解决哈希冲突. ...
- 全栈JavaScript之路( 二十二 )IE 专有扩展——文档模式
版权声明:本文为博主原创文章,未经博主同意不得转载. https://blog.csdn.net/hatmore/article/details/37611911 ie8 引入了一个新的概念.&quo ...
- Jolt的是使用
1:简单入门例子 其中1为输入数据,其中2为spec,也就是输出json的格式规范,3为输出数据.重点关注4和5即可: 其中4是rating.quality.value的表示,rating.quali ...
- 【转】一个域名是用哪里的DNS来解析的,电脑怎么知道找哪一个DNS呢? 我注册域名的时候会在服务商那里配置DNS解析,一般需要24小时后才能访问,我想知道,解析后的这个数据是不是会同步到世界上所有的DNS服务器呢!如果不是,当我访问我的这个域名的时候,电脑怎么知道去找到我注册的这一家的DNS服务器呢,谁告诉他的呢?
看看DNS一些基础知识,你就了解了.1.DNS就是域名服务器,他的任务就是确定域名的解析,比如A记录MX记录等等. 2.任何域名都至少有一个DNS,一般是2个.为什么要2个以上呢?因为DNS可以轮回处 ...
- python代码在linux服务器一般的开头
#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf- -*- 只做备份
- CTS 如何处理 gating clock 和 generated clock
1. CTS 时会将 ICG cell 作为 implicit nostop pin 处理,直接穿透,以 ICG cell 后面的 sink 点作为真正的 sink 来长 tree 2. CTS 时会 ...
- 2018-2019-2 20175105王鑫浩 实验二《Java面向对象程序设计》实验报告
一.实验步骤 1.初步掌握单元测试和TDD 2.理解并掌握面向对象三要素:封装,继承,多态 3.初步掌握UML建模 4.熟悉S.O.L.I.D原则 5.了解设计模式 二.实验内容 (一).单元测试 1 ...