进程切换过程之一：上下文切换_进程上下文切换的过程_丨Q ，Q丨的博客

较老的版本

#   void swtch(struct context *old, struct context *new);
# Save current register context in old
# and then load register context from new.
.globl swtch
swtch:
  # Save old registers
  movl 4(%esp), %eax
  popl 0(%eax)  # %eip
  movl %esp, 4(%eax)
  movl %ebx, 8(%eax)
  movl %ecx, 12(%eax)
  movl %edx, 16(%eax)
  movl %esi, 20(%eax)
  movl %edi, 24(%eax)
  movl %ebp, 28(%eax)
  # Load new registers
  movl 4(%esp), %eax  # not 8(%esp) - popped return address above
  movl 28(%eax), %ebp
  movl 24(%eax), %edi
  movl 20(%eax), %esi
  movl 16(%eax), %edx
  movl 12(%eax), %ecx
  movl 8(%eax), %ebx
  movl 4(%eax), %esp
  pushl 0(%eax)  # %eip   
 这个版本的上下文结构struct context的内容如下： 
 struct context {
    int eip;    //程序计数器
    int esp;    //栈指针
    int ebp;
    int ecx;
    int edx;
    int esi;
    int edi;
    int ebp;
 分析一下上下文切换的源代码： 
 源代码的上半段是将“老”的进程的上下文保存，下半段将“新”的进程（要切换到的）的上下文恢复。 
 执行swtch的指令时，栈的状态： 
 movl 4(%esp), %eax
 将old（参数）的值放入寄存器%eax。 
 popl 0(%eax)
 然后将栈顶的值保存到0(%eax)的位置。也就是将返回地址（%eip）的值保存到old指向的context空间中 
 之后，就是将其他的寄存器放入old指向的context空间中。 
 通过上面的源码，可以得到context在内存中分配空间的方式： 
 下面的代码就是从new指向的context空间中，将各个寄存器的值恢复，就不详细说明了。 
 较新的版本：就像一开始提到的，硬件会自动保存一部分 
 硬件会保存一部分的寄存器，还有剩余的需要进行手动保存。 
 # Context switch
#   void swtch(struct context **old, struct context *new);
# Save the current registers on the stack, creating
# a struct context, and save its address in *old.
# Switch stacks to new and pop previously-saved registers.
.globl swtch
swtch:
  movl 4(%esp), %eax
  movl 8(%esp), %edx
  # Save old callee-saved registers
  pushl %ebp
  pushl %ebx
  pushl %esi
  pushl %edi
  # Switch stacks
  movl %esp, (%eax)
  movl %edx, %esp
  # Load new callee-saved registers
  popl %edi
  popl %esi
  popl %ebx
  popl %ebp
 开始的两条代码，将old与new放入%eax和%edx，方便后面通过指针的方式访问内存。 
 接下来的四条压栈指令，直接将要手动保存的寄存器压入栈中。 
 执行到这里，“老”进程和“新”进程对应的栈的示意图如下： 
 与之前旧版本的有些许不同，新版本的直接将上下文保存在进程自己的栈中；旧版本的保存在了其他的地方（暂时就理解到这个程度，由于没有分析过所有的源码，这里的分析可能比较片面，但这是我整个的分析过程，如有有大佬看出哪里不会，请指正） 
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				1. CPU上下文切换到底是个什么东西
文章目录1. CPU上下文切换到底是个什么东西1.1. CPU上下文1.2. CPU上下文切换1.2.1. 进程上下文切换1.2.2. 线程上下文切换1.2.3. 中断上下文切换
第一节，我们了解到了平均负载是个什么东西，并且通过三个案例展示了不同场景下(cpu密集型场景,io密集型场景,大量进程场景)的平均负载升高的分析方法其中,多个进程竞争cpu的问题经常会被我们忽略;多个进程竞争cpu的时候,会发生频繁的cpu上下文切换
1.1. CPU上下文
CPU寄存器,是cpu内置的容量小,但是速度极快的存储器件.而程序计数器,是用来存储CPU正在执行的执行
				vmstat：是查看系统的整体上下文切换情况，想看具体的每一个进程的情况，需要pidstat工具。
如果不知道参数指令的意思，可以通过 man vmstat 查看具体的指令分析。
自愿上下文切换：是指由于系统资源不足，导致的上下文切花。这导致进程自动挂起，然后由系统进行管理进程的正常调度和运行。
非自愿上下文切换：是指由于时间片的时间到了，然后被系统强制调用，进而发生上下文切换。
pidstat -w -u 5
-w：进程上下文切换情况。
-u ：进程cpu使用情况
5：是每五秒输出一组数据。
pidstat -wt 1
-wt ：输出线程的上线文切换情况。
1：每1秒输出一组数据。
type.h：用于声明一些数据类型的简化名称，和声明页表指针的数据类型。
param.h：主要用于声明基本的一些常量，包括内核栈大小等。
memlayout.h：主要用于声明一些和内存与地址相关的常量与方法，包括虚拟内存转物理内存的方法以及物理内存转虚拟内存的方法等。
defs.h：声明在之后文件中要用到的函数。
x86.h：让c代码使用特殊的x86汇编的一些函数包括outb等，并声...
				支持多任务处理是CPU设计史上最大的跨越之一。在计算机中，多任务处理是指同时运行两个或多个程序。从使用者的角度来看，这看起来并不复杂或者难以实现，但是它确实是计算机设计史上一次大的飞跃。在多任务处理系统中，CPU需要处理所有程序的操作，当用户来回切换它们时，需要记录这些程序执行到哪里。上下文切换就是这样一个过程，他允许CPU记录并恢复各种正在运行程序的状态，使它能够完成切换操作。
在上下文切
				我都知道操作系统的一个重要功能就是进行进程管理，而进程管理就是在合适的时机选择合适的进程来执行，在单个cpu运行队列上各个进程宏观并行微观串行执行，多个cpu运行队列上的各个进程之间完全的并行执行。进程管理是个复杂的过程，例如进程的描述、创建和销毁、生命周期管理、进程切换、进程抢占、调度策略、负载均衡等等。本文主要关注进程管理的一个切入点，那就是进程的上下文切换，来理解linux内核是如何进程进程上下文切换的，从而揭开上下文切换的神秘面纱。
（注意：本文以linux-5.0内核源码讲解，采用arm64架构）
检查need_resched标志位，若有效则调用schedule()函数完成进程调度，schedule（）会执行以下步骤：
调用pick_next_task（）根据相关调度算法得到下一个待运行的进程。
调用context_switch()执行以下步骤：
调用switch_mm()将虚拟内存地址映射到待运行进程，恢复内
				对于服务器的优化，很多人都有自己的经验和见解，但就我观察，有两点常常会被人忽视 – 上下文切换 和 Cache Line同步 问题，人们往往都会习惯性地把视线集中在尽力减少内存拷贝，减少IO次数这样的问题上，不可否认它们一样重要，但一个高性能服务器需要更细致地去考察这些问题，这个问题我将分成两篇文章来写：
1）从一些我们常用的用户空间函数，到linux内核代码的跟踪，来看一个上下文切换是如何产生...
上下文切换过程
上图展示了进程切换时的上下文切换的过程，首先一个用户进程通过中断或者系统调用陷入内核，此时发生用户态和内核态的切换，进程切换到自己的内核栈，再接着切换到上下文切换到调度器专属的内核栈，最后从调度器的内核栈切换到另一个用户进程的内核栈，最后从该内核栈返回用户态，即完成切换到了另一个用户进程。
在如下的sched函数中，就发生了上述中的过程，在sched中调用了swtch函数，可以看到传入s
				1.抢占和上下文切换
上下文切换（也就是切换进程），在schedul（）函数中通过context_switch（）函数处理进行两个基本工作。context_switch()函数就是执行下一个进程，并返回指向前一个进程的进程结构的指针。context_switch()中的两个主要函数一个是切换虚拟内存映射，另外一个是切换进程/线程的结构。
	第一个是由函数switch_mm()完成，该函数使用了许...