Linux内核的schedule（）+ switch_to（）函数是如何工作的？

Question

我想了解如何在Linux内核的计划进程实际工作。我的问题不是关于调度算法。它关于功能schedule()和switch_to()是如何工作的。

我会尽力解释。我看到：

当进程用完时间片时，标记need_resched由scheduler_tick()设置。内核检查标志，看到它已设置，并调用schedule()（与问题1相关）切换到新进程。该标志是应该尽快调用调度的消息，因为另一个进程值得运行。 返回到用户空间或从中断返回时，将检查need_resched标志。如果已设置，则内核在继续之前调用调度程序。看看内核源代码（linux-2.6.10-“Linux Kernel Development，第二版”所基于的版本），我还看到有些代码可以自动调用schedule()函数，给出另一个进程运行权。 我看到函数switch_to()是实际进行上下文切换的函数。我研究了一些依赖于架构的代码，试图了解switch_to()实际上在做什么。

这种行为提出了一些问题，我无法找到答案：

1. 当switch_to()结束，什么是当前正在运行的进程？这个过程叫做schedule()？或者下一个过程，即被选中运行的过程？

2. 当schedule()被中断调用时，当中断处理完成时（在某种RTE之后），选择的进程运行开始运行？或之前？

3. 如果schedule()函数不能从中断中调用，何时设置了flag-need_resched？

4. 当定时器中断处理程序正在工作时，正在使用什么堆栈？

我不知道我是否可以说清楚。如果我不能，我希望我能在回答（或问题）后做到这一点。 我已经看了几个试图了解这个过程的来源。我有这本书“Linux Kernel Development，sec ed”，我也在使用它。 我知道一些关于MIP和H8300架构，如果有帮助解释。

Answer 1

1. 调用switch_to()后，内核堆栈被切换到在next命名的任务。更改地址空间等在context_switch().中处理
2. schedule()不能在原子上下文中调用，包括来自中断（请参阅schedule_debug()中的检查）。如果需要重新计划，则设置TIF_NEED_RESCHED任务标志，在interrupt return path中检查该标志。
3. 请参阅2.
4. 我相信，使用默认的8K堆栈，中断将使用当前正在执行的任何内核堆栈进行处理。如果使用4K堆栈，我相信有一个单独的中断堆栈（自动加载感谢一些x86魔法），但我不完全确定这一点。

更详细一点，这里有一个实际的例子：

1. 中断发生。 CPU切换到一个中断例行蹦床，其推动中断号压入堆栈，然后JMPS到common_interrupt
2. common_interrupt调用do_IRQ，其disables preemption然后handles the IRQ
3. 在某一时刻，作出决定以切换任务。这可能来自定时器中断或来自唤醒呼叫。无论哪种情况，都会调用set_task_need_resched，并设置TIF_NEED_RESCHED任务标志。
4. 最后，从do_IRQ原中断的CPU的回报，并前进到IRQ exit path.如果该IRQ从内核中调用，它checks whether TIF_NEED_RESCHED is set，如果有来电preempt_schedule_irq，其中简要能中断在执行schedule()。
5. 如果从用户空间调用IRQ，我们首先在check whether there's anything that needs doing之前返回。如果是这样，我们去retint_careful，它检查两个待处理的重新计划（如果需要，直接调用schedule()）以及检查待处理的信号，然后返回到retint_check的另一轮，直到没有更重要的标志设置为止。
6. 最后，我们restore GS and return from the interrupt handler。

至于switch_to();什么switch_to()（上X86-32）的作用是：

1. 保存EIP（指令指针）和ESP（堆栈指针）的因为当我们在某个时候回到这个任务后的当前值。
2. 切换值current_task。此时，current现在指向新任务。
3. 切换到新堆栈，然后将由我们切换的任务保存的EIP推入堆栈。之后，将使用此EIP作为退货地址执行退货;这是它如何跳回到之前称为的旧代码switch_to()
4. 请致电__switch_to()。此时，current指向新任务，并且我们处于新任务的堆栈中，但其他各种CPU状态尚未更新。 __switch_to()处理切换像FPU，段描述符，调试寄存器等事物的状态。
5. 从__switch_to()返回后，switch_to()手动推入堆栈的返回地址返回，将执行放回到之前的位置switch_to()在新任务中。切换任务现在已完全恢复执行。

x86-64非常相似，但由于ABI不同，必须稍微进行更多的状态保存/恢复。