文章写的有些长，把相关的、用到的函数都列出来了，看完应该能对进程调度相关的代码有一定了解
sched_init()
kernel/sched.c : 385
该函数只有36~40行与进程调度有关，只想了解进程调度的同学可以忽略该函数其他部分
void sched_init(void) { int i; struct desc_struct * p; if (sizeof(struct sigaction) != 16) panic("Struct sigaction MUST be 16 bytes"); //以下两行初始化init任务(任务0)的任务状态段描述符和局部数据表描述符 //详细介绍见下文 set_tss_desc(gdt+FIRST_TSS_ENTRY,&(init_task.task.tss)); set_ldt_desc(gdt+FIRST_LDT_ENTRY,&(init_task.task.ldt)); p = gdt+2+FIRST_TSS_ENTRY;//指向gtd表中init任务的后一个任务的任务状态段描述符 for(i=1;i<NR_TASKS;i++) { //清gdt表中init任务后所有描述符 task[i] = NULL; p->a=p->b=0; p++; p->a=p->b=0; p++; } /* Clear NT, so that we won't have troubles with that later on */ //这行内联汇编利用堆栈做中间变量将标志寄存器的NT位清除，以屏蔽任务切换 //1.首先用pushfl指令将标志寄存器压栈 //2.然后通过栈顶指针sp来修改刚才压栈的标志寄存器 //3.然后将栈顶的内容弹出到标志寄存器中，完成修改 __asm__("pushfl ; andl $0xffffbfff,(%esp) ; popfl"); //加载任务寄存器和局部描述符表寄存器 //详细介绍见下文 ltr(0); lldt(0); //下面的代码用于对8253定时器初始化操作，使其每10ms发出一个定时中断 outb_p(0x36,0x43); //模式设置 outb_p(LATCH & 0xff , 0x40);//设置定时值的低字节(LATCH见下文) outb(LATCH >> 8 , 0x40); //定时值的高字节 set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt);//设置定时中断处理函数，中断处理函数_timer_interrupt下文中有详解 outb(inb_p(0x21)&~0x01,0x21); //修改中断控制器屏蔽码以开启时钟中断 set_system_gate(0x80,&system_call); //设置系统调用中断门，与本文无关 }set_tss_desc() & set_ldt_desc()
在include/asm/system.h中最后两行定义
set_tss_desc()和set_ldt_desc()是两个宏函数，该宏函数把传入的gdt的偏移地址转换成(char*)型后，逐字节设置描述符
源码如下
#define _set_tssldt_desc(n,addr,type) \ __asm__ ("movw $104,%1\n\t" \ "movw %%ax,%2\n\t" \ "rorl $16,%%eax\n\t" \ "movb %%al,%3\n\t" \ "movb $" type ",%4\n\t" \ "movb $0x00,%5\n\t" \ "movb %%ah,%6\n\t" \ "rorl $16,%%eax" \ ::"a" (addr), "m" (*(n)), "m" (*(n+2)), "m" (*(n+4)), \ "m" (*(n+5)), "m" (*(n+6)), "m" (*(n+7)) \ ) #define set_tss_desc(n,addr) _set_tssldt_desc(((char *) (n)),addr,"0x89") #define set_ldt_desc(n,addr) _set_tssldt_desc(((char *) (n)),addr,"0x82")ltr() & lldt()
在include/linux/sched.h : 153定义
1. 将传入的任务号计算出该任务的任务状态段/局部描述符表在gdt中的偏移后
2. 用 ltr/lldt 汇编指令将任务号对应的 任务状态段/局部描述符表 加载到对应的 任务状态寄存器TR/局部描述符表寄存器LDT
#define FIRST_TSS_ENTRY 4 #define FIRST_LDT_ENTRY (FIRST_TSS_ENTRY+1) #define _TSS(n) ((((unsigned long) n)<<4)+(FIRST_TSS_ENTRY<<3)) #define _LDT(n) ((((unsigned long) n)<<4)+(FIRST_LDT_ENTRY<<3)) #define ltr(n) __asm__("ltr %%ax"::"a" (_TSS(n))) #define lldt(n) __asm__("lldt %%ax"::"a" (_LDT(n)))LATCH
在kernel/sched.c : 46行定义
设置时钟芯片8253的定时初值
linux0.11是通过时钟中断来进行任务调度的
Linux希望的中断频率是100，即10ms发出一次时钟中断
//HZ在include/linux/sched.h定义为100，1.193180MHZ为定时芯片8253的输入时钟频率 #define LATCH (1193180/HZ)定义在kernel/system_call.s : 176
_timer_interrupt: push %ds # save ds,es and put kernel data space push %es # into them. %fs is used by _system_call push %fs pushl %edx # we save %eax,%ecx,%edx as gcc doesn't pushl %ecx # save those across function calls. %ebx pushl %ebx # is saved as we use that in ret_sys_call pushl %eax #以上将寄存器压栈，保护现场 #以下5行，将ds、es指向内核数据段，将fs指向局部数据段 movl $0x10,%eax mov %ax,%ds mov %ax,%es movl $0x17,%eax mov %ax,%fs incl _jiffies #系统启动后的时钟滴答值+1 movb $0x20,%al # EOI to interrupt controller #1 outb %al,$0x20 #发送EOI以结束硬件中断 #以下三行取当前特权级别，并压栈作为调用_do_timer的参数 movl CS(%esp),%eax andl $3,%eax # %eax is CPL (0 or 3, 0=supervisor) pushl %eax call _do_timer # 'do_timer(long CPL)' does everything from addl $4,%esp # task switching to accounting ... jmp ret_from_sys_calldo_timer()
定义在kernel/sched.c : 305
void do_timer(long cpl) { extern int beepcount; extern void sysbeepstop(void); //蜂鸣器 if (beepcount) if (!--beepcount) sysbeepstop(); //根据当前特权级，将相应的运行时间递增。 if (cpl) current->utime++; else current->stime++; //如果有定时器正在使用，则将定时器链表的第一个定时器的定时值减一，如果定时值为0，则执行其处理程序并删除该定时器 if (next_timer) { next_timer->jiffies--; while (next_timer && next_timer->jiffies <= 0) { void (*fn)(void);//利用函数指针临时保存当前定时器的处理函数 fn = next_timer->fn; next_timer->fn = NULL; next_timer = next_timer->next; (fn)(); //执行该定时器的处理函数 } } //软盘相关，与本文无关 if (current_DOR & 0xf0) do_floppy_timer(); //如果当前进程时间片不为0，则退出继续执行当前进程 if ((--current->counter)>0) return; current->counter=0; //如果当前特权级表示发生中断时正在内核态运行，则返回(内核任务不可被抢占) if (!cpl) return; //执行调度函数 schedule(); }定义在kernel/sched.c : 104
void schedule(void) { int i,next,c; struct task_struct ** p; /* check alarm, wake up any interruptible tasks that have got a signal */ //遍历任务数组，如果任务设置过定时值alarm并且已经超时，则把信号位图中的SIGALRM置位 //LAST_TASK和FIRST_TASK在include/linux/sched.h第7、8行定义，分别指向任务数组的最后一个和第一个元素 for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p) if (*p) { if ((*p)->alarm && (*p)->alarm < jiffies) { (*p)->signal |= (1<<(SIGALRM-1)); (*p)->alarm = 0; } //如果信号位图中有已经置位的信号，并且任务处于可中断状态，则把任务置位就绪态 if (((*p)->signal & ~(_BLOCKABLE & (*p)->blocked)) && (*p)->state==TASK_INTERRUPTIBLE) (*p)->state=TASK_RUNNING; } /* this is the scheduler proper: */ while (1) { c = -1; next = 0; //保存选出的任务的任务号 i = NR_TASKS;//include/linux/sched.h : 4 将该宏定义为64(任务数组长度最大64) p = &task[NR_TASKS]; //遍历任务数组，选出就绪态的、时间片最大的任务 while (--i) { if (!*--p) continue; if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c) c = (*p)->counter, next = i; } //如果所有任务时间片都是0，则执行下面代码为所有任务重新分配时间片，否则跳出当前while(1)循环 if (c) break; //遍历任务数组重新分配时间片，新分配的时间片为counter/2+优先级，所以优先级越高分配到的时间片越大 for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p) if (*p) (*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) + (*p)->priority; } switch_to(next); }在include/linux/sched.h : 171定义
该函数将当前函数切换到所传参数任务号对应的任务数组中的任务。
#define switch_to(n) {\ struct {long a,b;} __tmp; \ __asm__("cmpl %%ecx,_current\n\t" \ //ecx传入的任务号对应的任务是否为当前任务 "je 1f\n\t" \ //若是，则跳出 "movw %%dx,%1\n\t" \ //新任务TSS选择符赋值给第一个参数__tmp.b "xchgl %%ecx,_current\n\t" \ //交换指令，交换后ecx为被切换的任务，current为要切换到的任务 "ljmp %0\n\t" \ //跳转至__tmp(新任务的段选择符)，切换到该TSS对应的进程(__tmp.a实际上没用)，实际上的指令是ljmp __tmp.b低字节:__tmp.a；a做偏移地址为0 "cmpl %%ecx,_last_task_used_math\n\t" \ //以下为再次切换回来后检查是否使用过协处理器 "jne 1f\n\t" \ "clts\n" \ "1:" \ ::"m" (*&__tmp.a),"m" (*&__tmp.b), \ // "d" (_TSS(n)),"c" ((long) task[n])); \ //_TSS(n)传入给dx，任务号n对应的任务传入给ecx }以下为对switch_on()函数的详细介绍
该函数一共两个难点
1. 怎么跳转到新任务
2. 任务切换后，怎么执行到协处理器检测代码
璺宠浆
- 首先进入函数后定义了一个八字节结构体__tmp，我们只用到了其中的六个字节
- 成员a值为0，成员b的低二字节在第五行被赋值为要切换到任务的TSS 段选择符
- 跳转到TSS段选择符即会造成任务切换到该TSS对应的任务
- 第七行的跳转代码相当于，跳转到__tmp.b对应的TSS选择符的0偏移处
- 在任务切换时CPU会保存寄存器现场
- 当前被切换任务的寄存器现场将保存在该任务的TSS结构中
- 需注意在切换前，IP寄存器将指向切换指令的下一条指令，同样IP寄存器也将被CPU保存到结构中
- 当该备切换的任务再一次被内核调度运行时，它将从IP寄存器指向的那条指令开始运行
刚开始写博客，写的不好大家见谅
有写的不对的地方希望大家不吝赐教
有疑惑也欢迎大家共同探讨
文章来源: linux0.11进程调度详解