进程切换源码分析

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linux源码版本为linux-3.10.84，分析mips的进程切换。从进程A切换到进程B。

  在进程切换主要实现在kernel/sched/core.c中。

  进程调度入口函数为asmlinkage void __sched schedule(void)函数。这一函数第二句语句通过sched_submit_work(tsk);这一语句来避免死锁产生，然后调用__schedule()函数进入进程调度的核心函数。

__schedule()最主要的语句为以下几句：

1. preempt_disable(); //关闭内核抢占，不允许进程调度过程中再被内核抢占。

2. rq = cpu_rq(cpu); prev = rq->curr;//把当前进程A相关的信息保存在rq，然后再使用prev来指向rq，后面全部使用prev来表示当前进程A。

3. if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) //如果当前进程状态不是runnable(state只有三个状态unrunnable, runnable, stopped)，并且有非阻塞等待信号。则把当前进程设置为RUNNING。

4. if (unlikely(!rq->nr_running)) idle_balance(cpu, rq);//如果当前执行队列中没有正在运行的进程，那么就把其他cpu的进程弄到当前这个cpu。

5. put_prev_task(rq, prev); //把之前的进程放进rq里面

6. next = pick_next_task(rq); //选择下一个进程到next，使用对应的调度策略，调用对应的调度函数来找到下一个需要被调度的进程B。

7. if (likely(prev != next)) //如果进程B不是进程A，则执行调度，否则就不需要调度，只是解锁就可以了。以下步骤默认为进程B与进程A是不同进程。

8. rq->curr = next; //把当前进程指针指向需要切换的进程，这个时候基本就是确定了进程B将要被切换了，后面步骤是具体切换的内容，包括内存部分与寄存器部分。

9. context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */ //底层上下文切换

 

__schedule()中主要部分为以上9部分，下面为context_switch()函数主要语句：

1. switch_mm(oldmm, mm, next); //oldmm与mm的类型为mm_struct，代表每个进程的地址空间，oldmm为进程A的地址空间，mm为进程B的地址空间, next为进程B的进程描述符。

2. switch_to(prev, next, prev);//来切换进程A与B的寄存器内容，进程的context大部分是保存在寄存器中的。

 

context_switch()函数主要包含以上2部分，下面为switch_to(prev, next, last)函数：

1. 这个函数有三个参数，最后一个last在调用时候赋值为prev，进程A，这是在恢复进程A的时候需要的。

2. switch_to()调用__switch_to()，__switch_to()是交换寄存器部分的信息，所以是一个针对不同指令集有不同实现的函数，在mips中调用LEAF(resume)，路径为arch/mips/kernel/r4k_switch.S。LEAF函数不改变静态寄存器的值，不用压栈出栈，ABI规定非静态寄存器的值也就不再用了。

3. 首先保存进程A的上下文，将CP0_STATUS保存到THREAD_STATUS(a0)中，使用cpu_save_nonscratch保存$16~$23, $29(sp), $30，以及$31，把ra保存到THEEAD_REG(a0)中，如果用到了FPU，还需要保存FPU的状态信息。

4. 然后通过PTR_L t3, TASK_THREAD_INFO(a0)，恢复进程B的信息。cpu_restore_nonscratch a1。恢复 $16~$23, $29(sp), $30。

5.  在恢复CP0状态信息的时候，将进程B的原来保存的第7至1位(0xff01)替换现在CP0_STATUS，{HWREna, Wired, PageMask, Context, EntryLo1, EntryLo0, Random}，其中HWREna表示那些硬件寄存器可以被用户态程序访问，6-1位全部都是与MMU相关。

6. 寄存器保存于恢复结束。

 

   以上为基于mips的linux进程切换的代码分析。主要是包括运行队列状态改变，页表切换，内存地址切换，寄存器切换。