linux内核进程切换代码分析

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2012

转贴，附件中的图不错。
#define switch_to(prev,next,last) do{
asm volatile {"pushl %%esi\n\t"
"pushl %%edi\n\t"
"movl %%esp,%0\n\t"
"movl %3,%%esp\n\t"
"movl $1f,%1\n\t"
"pushl %4\n\t"
"jmp __switch_to"
"1\t"
"popl %%ebp\n\t"
"popl %%edi\n\t"
"popl %%esi\n\t"

:"m=" (prev->thread.esp),"m" (prev->thread.eip), \
"b"(last)
:"m" (next->thread.esp),"m" (next->thread.eip),
"a"(prev), "d"(next),
"b"(prev));
}while(0)

其中%0和%1都在内存中，分别为prev->thread.esp和 prev->thread.eip,而%2则与寄存器EBX结合，对应于参数中的last。其中%3和%4在内存中，分别为 next->thread.esp和next->thread.eip，%5、%6和%7分别与寄存器EAX、EDX和EBX结合，分别对应于prev,next,prev.
如图所示，A为此时正运行的进程（prev），B为待切换的进程（next）。切换过程一共分为四步：

第一步：即movl %%esp,%0也就是将寄存器esp中的值保存在进程A的thread.esp中。

第二步：即movl %3,%%esp也就是将进程B的thread.esp的值赋给寄存器esp。（实际上这个值就

是上一次从B中切换走的时候执行的第一步的结果。为了要返回，必须为以后考虑周全。）

第三步：即movl $1f,%1其中1f就是说程序后面标号为1的地方，将标号为1的地方的代码的地址保存

到A的thread.eip中。

第四步：即pushl %4，将进程B的thread.eip的值压栈，此时的esp指向已是进程B的堆栈。（实际上此时的thread.eip就是上一次从B中切换走的时候第三步执行的结果，即标号一得位置。所以任何进程恢复运行，首先肯定是执行的标号1的代码。）

这里要说明的是，pushl %4后面的一句代码是调转jmp __switch_to 而__switch_to是个函数，他执行完成以后会有一个ret的操作，即将栈中的第一个地址作为函数返回的地址，所以就会跳到标号1的地方去执行代码了。

由于__switch_to的代码在schedule()中，而shedule（）函数又在其他系统调用函数中，比如sys_exit()中，所以先返回到调用B进程上次切换走时的schedule()中，然后返回到调用schedule()的系统调用函数中，最后系统调用又是在用户空间调用的，所有返回到系统调用的那个地方，接着执行用户空间的代码。这样就彻底的回到了B进程。注意由于此时的返回路径是根据B堆栈中保存的返回地址来返回的，所以肯定会返回到B进程中。