linx 线程切换的一些感悟

来源：互联网发布：mac版chrome翻墙插件编辑：程序博客网时间：2024/06/04 18:46

上次对函数调用进行了一定的剖析，这次课程带领我了解了linux进程切换的一些操作，做如下笔记：

“张涛 + 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 ”（课程要求）

/* *  linux/mykernel/mypcb.h * *  Kernel internal PCB types * *  Copyright (C) 2013  Mengning * */#define MAX_TASK_NUM        4#define KERNEL_STACK_SIZE   1024*8/* CPU-specific state of this task */struct Thread {    unsigned longip;    unsigned longsp;};typedef struct PCB{    int pid;<span style="white-space:pre"></span>//线程id    volatile long state;<span style="white-space:pre"></span>//线程状态    char stack[KERNEL_STACK_SIZE];<span style="white-space:pre"></span>//线程栈        struct Thread thread;<span style="white-space:pre"></span>//线程结构，主要存储栈指针和执行的起始指针    unsigned longtask_entry;<span style="white-space:pre"></span>//形成的链表的起始指针（由于为单链表，此指针为必须的）    struct PCB *next;<span style="white-space:pre"></span>//通过next指针行程一个线程的单链表}tPCB;void my_schedule(void);

首先介绍下头文件：头文件主要定义了使用到的线程使用到的一些结构进行了打包。

下面看初始化函数：

extern tPCB task[MAX_TASK_NUM];void __init my_start_kernel(void){    int pid = 0;    int i;    /* Initialize process 0*/    task[pid].pid = pid;    task[pid].state = 0;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */    task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;    task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];/*由于栈是想低地址增长的，故初始化sp为数组最后一个元素的地址,栈空间可以在定义中看到为8k*/    task[pid].next = &task[pid];    /*fork more process */    for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++)    {        memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));        task[i].pid = i;        task[i].state = -1;        task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];        task[i].next = task[i-1].next;<span style="white-space:pre"></span>//使用数组作为存储结构，对栈指针进行适配        task[i-1].next = &task[i];    }    /* start process 0 by task[0] */    pid = 0;    my_current_task = &task[pid];asm volatile(    "movl %1,%%esp\n\t" /* set task[pid].thread.sp to esp */    "pushl %1\n\t"         /* push ebp */<span style="white-space:pre"></span>   //其实就是帧指针进栈，因为此时刚开始，帧栈指针指向的地址相同。    "pushl %0\n\t"         /* push task[pid].thread.ip */    "ret\n\t"             /* pop task[pid].thread.ip to eip */   //觉得不采用jump的原因是由于长跳转与近跳转的原因    "popl %%ebp\n\t"    :     : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp)/* input c or d mean %ecx/%edx*/);}

下面就是线程的执行函数，即task_entry，这里设置每个线程函数均为my_process

void my_process(void){    int i = 0;    while(1)    {        i++;        if(i%10000000 == 0)        {            printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);            if(my_need_sched == 1)            {                my_need_sched = 0;            my_schedule(); //进行线程调度        }        printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);        }         }}

void my_timer_handler(void){#if 1    if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)    {        printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");        my_need_sched = 1;  //触发<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">my_process进行线程调度</span>    }     time_count ++ ;  #endif    return;  }

最核心的为线程调度代码：

void my_schedule(void){    tPCB * next;    tPCB * prev;    if(my_current_task == NULL         || my_current_task->next == NULL)    {    return;    }    printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n");    /* schedule */    next = my_current_task->next;   //获取当前和即将运行的线程结构    prev = my_current_task;    if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */    {    /* switch to next process */    asm volatile(        "pushl %%ebp\n\t"     /* save ebp */        "movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */        "movl %2,%%esp\n\t"     /* restore  esp */        "movl $1f,%1\n\t"       /* save eip */        "pushl %3\n\t"         "ret\n\t"             /* restore  eip */  //通过ret进指令跳转，因为之前已经将需要跳转的ip压栈，不通过跳转指令，应该是考虑到长跳转之类的        "1:\t"                  /* next process start here */  <span style="color:#ff0000;">//这里添加了下一条执行指令的标号，但运行未运行过的线程中没有这个标号不知道为什么？</span>        "popl %%ebp\n\t"        : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)          : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)    );     my_current_task = next;     printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);  <span style="color:#ff0000;">//举得这里其实应该是从next跳转回prev的过程？因为此时次线程已经运行并退出了,受讨论的启发，觉得他说的很有道理</span>    }    else    {        next->state = 0;        my_current_task = next;        printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);    /* switch to new process */    asm volatile(        "pushl %%ebp\n\t"     /* save ebp */        "movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */        "movl %2,%%esp\n\t"     /* restore  esp */        "movl %2,%%ebp\n\t"     /* restore  ebp */        "movl $1f,%1\n\t"       /* save eip */<span style="color:#ff0000;">//这里也有两点存疑：1.如上面说的，这里未定义标号1；2.push了ebp却未pop？</span>        "pushl %3\n\t"         "ret\n\t"             /* restore  eip */        : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)        : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)    );              }       return;}

总之，通过此次课的学习，对1.进程的切换时的保存现场；2.程序指针的跳转均有了一定了了解，收获颇丰。

有点遗憾，还没有付上实验楼的截图，因为本地网络比较差，本地搭建环境qemu一直无法获取；实验楼编译后也有些问题，网络好些进行补上。

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