浅析Linux操作系统是如何工作的（思维导图）

SA***189

多任务计算机运转机制如下思维导图所示：

小结：

Linux操作系统是一个在时钟的节拍下，各个模块紧密协作、密不可分的整体，而整个Linux系统都是建立在存储程序的基础之上，正是有了程序和数据一同存入内存的概念，才有了之后的支持多任务的机制出现。

一个CPU在一个时间只能执行一个任务，这个是由硬件决定的，那么如何在单CPU上运行多个任务，这个主要的实现机制为中断机制。中断机制避免了一个进程长时间占用CPU。

在中断机制的基础上，必然存在进程的调度问题，即中断后应该如何选择后续执行的进程，这便是上图所示的进程调度的机制。

基于这数个机制，计算机才能不停地并且高效第运转下去。

疑惑的问题：中断发生时，内核栈与用户栈的切换

每个进程都对应着两个栈，一个是内核栈，一个是用户栈。

内核的系统调用是一个软件中断，因此任务调用系统调用时就会进入内核并执行内核中的中断服务代码。此时内核代码就会使用该任务的内核态堆栈进行操作。同样，当进入内核程序时，由于特权级别发生了改变（从用户态转到内核态），用户态堆栈的堆栈段和堆栈指针以及eflags会被保存在任务的内核态堆栈中。而在执行iret退出内核程序返回到用户程序时，将恢复用户态的堆栈和eflags。

如果一个任务正在内核态中运行，那么若CPU响应中断就不再需要进行堆栈切换操作，因为此时该任务运行的内核代码已经在使用内核态堆栈，并且不涉及优先级别的变化，所以CPU仅把eflags和中断返回指针cs、eip压入当前内核态堆栈，然后执行中断服务过程。

参考资料：

《深入理解Linux内核（第三版）》

《程序员的自我修养——链接、装载与库》

《进程内核栈、用户栈》     http://www.cnblogs.com/shengge/archive/2011/08/29/2158748.html