内容一：实验报告相关说明
所学课程：《Linux内核分析》MOOC课程
链接：http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
内容二：linux系统的调度时机
主要有以下时机：
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中断处理过程（包括时钟中断、I/O中断、系统调用和异常）中，直接调用schedule()，或者返回用户态时根据need_resched标记调用schedule()；
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内核线程可以直接调用schedule()进行进程切换，也可以在中断处理过程中进行调度，也就是说内核线程作为一类的特殊的进程可以主动调度，也可以被动调度；
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用户态进程无法实现主动调度，仅能通过陷入内核态后的某个时机点进行调度，即在中断处理过程中进行调度。
内容三：进程切换
为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换，任务切换或上下文切换。
进程切换可能只发生在精心定义的点：schedule()函数，至于如何选择下一个待切换的进程，有很多相关的算法，为了方便理解，就简单抽象为使用某种调度算法从运行
队列中找到需要调度的进程。
通过上课总结了一下几点：
3.1：schedule（）为内核函数，并非系统调用，所以用户态只能被动调用。
3.2：内核进程可以直接调用schedule（）函数。
3.3：中断处理过程（包括时钟中断、I/O中断、系统调用和异常）中，直接调用schedule()，或者返回用户态时根据need_resched标记调用schedule()；
3.4：schedule（）函数调用context_switch进行上下文的切换，这个宏调用switch_to来进行关键上下文切换
3.5：switch_to 利用了prev和next两个参数：prev指向当前进程，next指向被调度的进程。
内容四：switch_to分析
源代码如下：
31#define switch_to(prev, next, last) \ 32do { \ 33 /* \ 34 * Context-switching clobbers all registers, so we clobber \ 35 * them explicitly, via unused output variables. \ 36 * (EAX and EBP is not listed because EBP is saved/restored \ 37 * explicitly for wchan access and EAX is the return value of \ 38 * __switch_to()) \ 39 */ \ 40 unsigned long ebx, ecx, edx, esi, edi; \ 41 \ 42 asm volatile("pushfl\n\t" /* save flags */ \ 43 "pushl %%ebp\n\t" /* save EBP */ \ 44 "movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" /* save ESP */ \ 45 "movl %[next_sp],%%esp\n\t" /* restore ESP */ \ 46 "movl $1f,%[prev_ip]\n\t" /* save EIP */ \ 47 "pushl %[next_ip]\n\t" /* restore EIP */ \ 48 __switch_canary \ 49 "jmp __switch_to\n" /* regparm call */ \ 50 "1:\t" \ 51 "popl %%ebp\n\t" /* restore EBP */ \ 52 "popfl\n" /* restore flags */ \ 53 \ 54 /* output parameters */ \ 55 : [prev_sp] "=m" (prev->thread.sp), \ 56 [prev_ip] "=m" (prev->thread.ip), \ 57 "=a" (last), \ 58 \ 59 /* clobbered output registers: */ \ 60 "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx), \ 61 "=S" (esi), "=D" (edi) \ 62 \ 63 __switch_canary_oparam \ 64 \ 65 /* input parameters: */ \ 66 : [next_sp] "m" (next->thread.sp), \ 67 [next_ip] "m" (next->thread.ip), \ 68 \ 69 /* regparm parameters for __switch_to(): */ \ 70 [prev] "a" (prev), \ 71 [next] "d" (next) \ 72 \ 73 __switch_canary_iparam \ 74 \ 75 : /* reloaded segment registers */ \ 76 "memory"); \ 77} while (0)
分析的参考资料来自如下博客：
作者：visayafan
出处：http://www.cnblogs.com/visayafan/
4.1：当schedule()需要暂停A进程的执行而继续B进程的执行时，就发生了进程之间的切换。进程切换主要有两部分：1、切换全局页表项；2、切换内核堆栈和硬件上下文。这个切换工作由
context_switch()完成。其中switch_to和__switch_to()主要完成第二部分。更详细的，__switch_to()主要完成硬件上下文切换，switch_to主要完成内核堆栈切换。
4.2：switch_to时请注意：这是一个宏，不是函数，它的参数prev, next, last不是值拷贝，而是它的调用者context_switch()的局部变量。局部变量是通过%ebp寄存器来索引的，也就是
通过n(%ebp)。
4.3：switch_to切换主要有以下三部分：
| 进程切换 |
即esp的切换 |
由于从esp可以找到进程的描述符 |
| 硬件上下文切换 |
_switch_to() |
以前通过x86硬件支持，现在使用软件切换 |
| 堆栈的切换 |
即ebp的切换 |
ebp是栈底指针，它确定了当前变量空间属于哪个进程
|
大概的步骤如下：(假设进程A切换到进程B)
step1:保存进程A的ebp和eflags，因为现在esp还在A的堆栈中，所以这两个东西被保存到A进程的内核堆栈中。
"pushfl\n\t" /* save flags */ \ "pushl %%ebp\n\t" /* save EBP */ \
step2:保存当前esp到A进程内核描述符中（即进程A的PCB中）
"movl %%esp,%[prev_sp]\n\t" /* save ESP */ \
step3:从next（进程B）的描述符中取出之前B在切换出去时保存的内核堆栈栈顶
"movl %[next_sp],%%esp\n\t" \
step4:把标号为1的指令地址保存到A进程描述符的ip域，当A进程下次被switch_to回来时，会从这条指令开始执行。
"movl $1f,%[prev_ip]\n\t" /* save EIP */ \
step5:将返回地址保存到堆栈，然后调用__switch_to()函数，__switch_to()函数完成硬件上下文切换。
"pushl %[next_ip]\n\t" /* restore EIP */ \ "jmp __switch_to\n" /* regparm call */ \
如果之前B也被switch_to出去过，那么[next_ip]里存的就是下面这个1f的标号，但如果进程B刚刚被创建，之前没有被switch_to出去过，那么[next_ip]里存的将是ret_ftom_fork（参看copy_thread()函数）。这就是这里为什么不用call __switch_to而用jmp，因为call会导致自动把下面这句话的地址(也就是1:)压栈，然后__switch_to()就必然只能ret到这里，而无法根据需要ret到ret_from_fork。
另外请注意，这里__switch_to()返回时，将返回值prev_A又写入了%eax，这就使得在switch_to宏里面eax寄存器始终保存的是prev_A的内容，或者，更准确的说，是指向A进程描述符的“指针”。
step6:从__switch_to()返回后继续从1:标号后面开始执行，修改ebp到B的内核堆栈，恢复B的eflags
"1:\t" \ "popl %%ebp\n\t" /* restore EBP */ \
"popfl\n
内容六：小结
1：通过本次课的学习，把握了进程调度的时机，掌握了进程A切换到进程B发生的事情和基本流程，以及一些特殊情况。
2：区分了进程上下文切换和中断上下文的切换。
3：通过查阅资料和听课，对switch_to的功能有了较好的把握，理解的关键就在于：next进程如果之前也被switch_to出去过，那么[next_ip]里存的就是下面这个1f的标号，
但如果next进程刚刚被创建，之前没有被switch_to出去过，那么[next_ip]里存的将是ret_ftom_fork，这样又回到了进程创建的知识点上了。这样前后的知识就连贯起来了。