week 8 实验：理解进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程
1.环境搭建：
rm menu -rf
git clone https://github.com/megnning/menu.git
cd menu
ls
make rootfs
qemu -kernel ../linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -s -S
gdb
file ../linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
这一堆都是常用配置了，不赘述。
2.使用gdb跟踪分析一个schedule()函数
首先设置几个断点，分别是schedule， pick_next_task，context_switch，switch_to。最后一个switch_to设置失败了，我也无法定位到它，这个另外再说。
设置断点如下：
发现一个对schdule的调用：
schdule函数定义如下：
__visible保证任何地方都能够调用这个函数实现进程的切换。
它首先要建立一个进程描述符，用来表示当前进程，而具体的调度过程交由__schedule()函数执行。
由这张图可以看出来，两个重要的函数context_switch和pick_next_task函数都在__schedule函数中。
首先看到的是pick_next_task函数：
next指针指向的是由这个函数选择出来的进程，pick_next_task函数里面封装了许多进程调度的算法，通过这个函数就能寻找出适当的下一个执行进程。内部如下：
然后看到了context_switch函数，这个函数的功能是进程上下文切换
关于switch_to：
switch_to是关键上下文切换的相关代码，切换堆栈和寄存器的状态，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。
这段是汇编相关无法跟踪，我只找到了一个__switch_to的函数，这个函数的返回值应该是eax的值。
对于switch_to的代码分析如下：
31 #define switch_to(prev, next, last)
32 do {
33 /*
34 * Context-switching clobbers all registers, so we clobber
35 * them explicitly, via unused output variables.
36 * (EAX and EBP is not listed because EBP is saved/restored
37 * explicitly for wchan access and EAX is the return value of
38 * __switch_to())
39 */
40 unsigned long ebx, ecx, edx, esi, edi;
41
42 asm volatile("pushfl
" /* 保存当前进程的标志位 */
43 "pushl %%ebp
" /* 保存当前进程的堆栈基址EBP */
44 "movl %%esp,%[prev_sp]
" /* 保存当前栈顶ESP */
45 "movl %[next_sp],%%esp
" /* 把下一个进程的栈顶放到esp寄存器中，完成了内核堆栈的切换，从此往下压栈都是在next进程的内核堆栈中。 */
46 "movl $1f,%[prev_ip]
" /* 保存当前进程的EIP */
47 "pushl %[next_ip]
" /* 把下一个进程的起点EIP压入堆栈 */
48 __switch_canary
49 "jmp __switch_to
" /* 因为是函数所以是jmp，通过寄存器传递参数，寄存器是prev-a，next-d，当函数执行结束ret时因为没有压栈当前eip，所以需要使用之前压栈的eip，就是pop出next_ip。 */
以上四行代码实际是使用next进程的进程堆栈，但是还算成prev的进程执行，内核堆栈的切换和进程切换完成并不同时间。
50 "1: " /* 认为next进程开始执行。 */
51 "popl %%ebp
" /* restore EBP */
52 "popfl
" /* restore flags */
53
54 /* output parameters 因为处于中断上下文，在内核中
prev_sp是内核堆栈栈顶
prev_ip是当前进程的eip */
55 : [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp),
56 [prev_ip] "=m" (prev->thread.ip), //[prev_ip]是标号
57 "=a" (last),
58
59 /* clobbered output registers: */
60 "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx),
61 "=S" (esi), "=D" (edi)
62
63 __switch_canary_oparam
64
65 /* input parameters:
next_sp下一个进程的内核堆栈的栈顶
next_ip下一个进程执行的起点，一般是$1f，对于新创建的子进程是ret_from_fork*/
66 : [next_sp] "m" (next->thread.sp),
67 [next_ip] "m" (next->thread.ip),
68
69 /* regparm parameters for __switch_to(): */
70 [prev] "a" (prev),
71 [next] "d" (next)
72
73 __switch_canary_iparam
74
75 : /* reloaded segment registers */
76 "memory");
77 } while (0)
简而言之，原理如下：
schedule()函数选择一个新的进程来运行：
使用pick_next_task内部封装的调度算法执行选择
并调用context_switch进行上下文的切换
context_switch又调用switch_to来进行关键上下文切换
switch_to切换堆栈和寄存器的状态，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。
3.学习笔记
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