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,花费很长时间等待I/O
  • CPU-bound:计算密集型,需要大量CPU时间进行计算

第二种分类:

  • 批处理进程:不必交互、很快响应
  • 实时进程:要求响应时间短
  • 交互式进程(shell)

调度策略是一组规则,它们决定什么时候以怎样的方式选择一个新进程运行。

  • Linux的进程根据优先级排队
  • Linux中进程的优先级是动态的

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,选择的过程中运用了不同的策略而已。

2.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();
  • 内核线程(只有内核态没有用户态的特殊进程)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,只能被动调度,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。

3.进程的切换

  • 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)
  • 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,这个宏调用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这个函数内部
    • context_switch(rq, prev, next);//进程上下文切换
    • switch_to利用了prev和next两个参数:prev指向当前进程,next指向被调度的进程

二、Linux系统的一般执行过程

  • 最一般的情况: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

    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).
    3. SAVE_ALL //保存现场
    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
    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
    8. 继续运行用户态进程Y
  • 几种特殊情况

    • 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没有进程用户态和内核态的转换;
    • 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,与最一般的情况略简略;
    • 创建子进程的系统调用在子进程中的执行起点及返回用户态,如fork;
    • 加载一个新的可执行程序后返回到用户态的情况,如execve;

三、Linux系统架构和执行过程概览

实验:

1.和上一个实验一样,下载新的menu

2.设置断点

3.单步追踪

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的更多相关文章

  1. 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 ...

  2. Linux内核设计第八周 ——进程的切换和系统的一般执行过程

    Linux内核设计第八周 ——进程的切换和系统的一般执行过程 第一部分 知识点总结 第二部分 实验部分 1.配置实验环境,确保menu内核可以正常启动 2.进入gdb调试,在shedule和conte ...

  3. 《Linux内核》第七周 进程的切换和系统的一般执行过程 20135311傅冬菁

    进程的切换和系统的一般执行过程 一.内容总结与分析 进程调度与进程调度时机 进程调度需求的分类: 第一种分类方式: I/O -bound(频繁进行I/O,通常会花很多时间等待I/O操作) CPU-bo ...

  4. Linux内核及分析 第八周 进程的切换和系统的一般执行过程

    学习笔记: 一.进程调度与进程调度的时机分析 1.不同类型的进程有不同需求的调度需求: 第一种分类: —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-boun ...

  5. 20135327郭皓--Linux内核分析第六周 进程的描述和进程的创建

    进程的描述和进程的创建 一.进程的描述 操作系统三大功能: 进程管理 内存管理 文件系统 进程描述符task_struct数据结构 task _ struct:为了管理进程,内核必须对每个进程进行清晰 ...

  6. 《Linux内核分析》第八周 进程的切换和系统的一般执行过程

    [刘蔚然 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] WEEK EIGHT ...

  7. 20135327郭皓--Linux内核分析第三周 构造一个简单的Linux系统MenuOS

    Linux内核分析第三周  构造一个简单的Linux系统MenuOS 前提回顾 1.计算机是如何工作的三个法宝 1.存储程序计算机 2.函数调用堆栈 3.中断 2.操作系统的两把宝剑 中断上下文的切换 ...

  8. 20135327郭皓--Linux内核分析第五周 扒开系统调用的三层皮(下)

    Linux内核分析第五周 扒开系统调用的三层皮(下) 郭皓 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/U ...

  9. 20135327郭皓--Linux内核分析第七周 可执行程序的装载

    第七周 可执行程序的装载 郭皓 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 ...

随机推荐

  1. ES 使用小结

    ES 是 Elastic Search 的缩写,可以理解为一个支持分布式部署的软件. 部署了以后可以当数据库用,虽然官方不建议这样做,但我们是这样干的. 它解决了很多场景下的查询需求,发版速度飞快,用 ...

  2. iOS网络篇

    iOS网络请求三步: 1.新建URL连接 2.新建请求(请求新建的URL连接) 3.建立连接. 然后就可以获取数据了. 一.同步GET请求方法 -(void)synchronizationGet { ...

  3. 阿里八八β阶段Scrum(5/5)

    今日进度 陈裕鹏: 简单信息抽取编码完成 叶文滔: 处理了信息抽取编码的一些BUG,修复了日程界面不会自动更新添加的日程的BUG,修改了原先测试用的TAG以及数据分析部分数据计算数值错误的问题 王国超 ...

  4. C#的list和arry相互转化

    ,从System.String[]转到List<System.String> System.String[] str={"str","string" ...

  5. PC端和移动APP端CSS样式初始化

    CSS样式初始化分为PC端和移动APP端 1.PC端:使用Normalize.css Normalize.css是一种CSS reset的替代方案. 我们创造normalize.css有下面这几个目的 ...

  6. [CQOI2014]排序机械臂

    嘟嘟嘟 最近复习复习平衡树,然后又体会到了那种感觉:"写代码半小时,debug一下午". 这题其实就是让你搞一个数据结构,支持一下操作: 1.区间翻转. 2.查询区间最小值所在位置 ...

  7. 20145203盖泽双 《网络对抗技术》实践八:Web基础

    20145203盖泽双 <网络对抗技术>实践八:Web基础 1.实践目标 (1)编写Web前端--含有表单的HTML代码. (2)编写Web前端--javascipt验证用户名.密码的代码 ...

  8. 遗传算法MATLAB工具包简介

    下面介绍的函数都是Sheriffed大学遗传算法工具包内的常用函数 复制矩阵 B=rep(A,RepN) 1 A表示要被复制的矩阵,RepN包含每个方向的复制次数,RepN(1)代表纵向复制次数,Re ...

  9. 深入浅出的webpack4构建工具---比mock模拟数据更简单的方式(二十一)

    如果想要了解mock模拟数据的话,请看这篇文章(https://www.cnblogs.com/tugenhua0707/p/9813122.html) 在实际应用场景中,总感觉mock数据比较麻烦, ...

  10. Android学习之基础知识十一 —运用手机多媒体

    一.使用通知(Notification) 通知(Notification)是Android系统中比较有特色的一个功能,当某个应用程序希望向用户发出一些提示信息,而该应用程序又不在前台运行时,就可以借助 ...