2020-2021-1 20209320 《Linux内核原理与分析》第九周作业

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这个作业的目标	<了解进程的切换和linux系统的一般执行过程>
作业正文	https://www.cnblogs.com/dyyblog/p/14074473.html

知识总结

中断：在本质上都是软件或者硬件发生了某种情形而通知处理器的行为，处理器进而停止正在运行的指令流（当前进程），对这些通知做出相应的反应，即转去执行预定义的中断处理程序（内核代码）。
硬中断：就是CPU的两根引脚（可屏蔽中断和不可屏蔽中断）。
软中断/异常：包括除零错误、系统调用、调试断点等在CPU执行命令过程中发生的各种特殊情况统称为异常。异常会导致程序无法继续执行，而跳转到CPU预设的处理函数。异常分为以下三种：
故障：出现问题，可以恢复到当前指令。
退出：不可恢复的严重故障，导致程序无法继续运行，只能退出。
陷阱：程序主动产生的异常。

schedule()函数：Linux内核通过schedule函数实现进程调度。调用schedule函数一次就是调度一次，调用schedule函数的时候就是进程调度的时机。调度schedule()函数的两种方法：
进程主动调用schedule()：如果进程调用阻塞的系统调用等待外设或主动睡眠等，最终都会在内核中调用到schedule函数。
松散调用：内核代码中可以随时调用schedule()函数使当前内核路径让出CPU；也会根据need_resched标记做进程调度，内核检测到need_resched决定是否调用schedule函数。
上下文：一般来说，CPU在任何时刻都处于以下三种情况之一
运行于用户空间，执行用户进程上下文；
运行于内核空间，处于进程（一般是内核线程）上下文；
运行于内核空间，处于中断（中断处理程序ISR，包括系统调用处理过程）上下文。
进程调度时机就是内核调用schedule()函数的时机。进程调度时机情况总结如下:
用户进程通过特定的系统调用主动让出CPU；
中断处理程序在内核返回用户态时进行调度；
内核线程主动调用schedule函数让出CPU；
中断处理程序主动调用schedule函数让出CPU（包括以上两点）。
2.调度策略和算法

1）正在运行的用户态X。

2）发生中断（包括异常、系统调用）。

3）保护现场，此时完成上下文切换。

4）中断处理过程中或中断返回前调用schedule函数，其中switch_to做了关键进程上下文切换。

5）运行用户态进程Y。

6）恢复现场。

7）完成中断上下文切换，从进程Y内核态返回到进程Y的用户态。

8）继续运行用户态进程Y。