深入解析Linux系统下的进程切换

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深入解析Linux系统下的进程切换

来源: 作者: 时间:2015-12-01 17:20 【

这篇文章主要介绍了深入解析Linux系统下的进程切换,包括前后台进程切换的相关方法,需要的朋友可以参考下
这篇文章主要介绍了深入解析Linux系统下的进程切换,包括前后台进程切换的相关方法,需要的朋友可以参考下

Linux内核下进程切换
Linux切换并没有使用X86CPU的切换方法,Linux切换的实质就是cr3切换(内存空间切换,在switch_mm函数中)+ 寄存器切换(包括EIP,ESP等,均在switch_to函数中)。这里我们讲述下switch_to主流程:
1、 在switch_mm函数中将new_task->pgd设置到cr3寄存器中,实现页表切换,由于每个进程3-4G的页表映射机制完全一样(从内核页表中直接复制过来的),故这里虽然切换了pgd,但是并无影响,只是在任务回到用户空 间中时,才会发生变化,因为每个任务在0-3G中的页表映射都是各自独立的;
2、 压入esi edi ebp到cur_task堆栈中;
3、 将esp寄存器中的值保存到cur_task.task_struct.thread.esp中,也就是将cur_task切换时的堆栈指针保存起来;
4、 将new_task.task_struct.thread.esp中的值设置到esp寄存器中,这里的new_task.task_struct.thread.esp中的值就是new_task上一次被换出时的堆栈指针,现在被恢复了,2和3结合实现了从cur_task到new_task的堆栈切换;
5、 将1f地址设置到cur_task.task_struct.thread.eip中,当下次cur_task恢复运行时,将会从1f处开始运行,下面阐述了这种原理;
6、 将new_task.task_struct.thread.eip压入到new_task的堆栈中,这里new_task.task_struct.thread.eip的值就是1f,因为从4中可知,new_task上一次被换出时,其也是和现在的cur_task类似,1f地址被设置到new_task.task_struct.thread.eip中;
7、 随后CPU跳转到__switch_to函数中开始执行,注意这里使用的是jmp,不是call,call会pusheip,而jmp不会,由于__switch_to是函数,当CPU执行完该函数后,最后一条指令必然为iret,该指令会popeip,从5中可以知道,此时new_task堆栈中的镜像为[......., esi,edi,ebp,eip(&1f)],故popeip将值eip(&1f)设置到eip寄存器中,这样当iret执行完毕后,CPU将从eip处继续执行,也就是从1f处继续执行;
8、 此时已经在new_task的执行环境中了,pop ebp, pop edi, popesi,回到schedule函数中,当返回用户空间中时,由于new_task用户空间的eip,ss,esp等均被从new_task的堆栈中弹出到对应寄存器中,从而new_task得以顺利执行。


Linux 前后台进程切换
当你用shell启动一个程序时,往往他是在前台工作的。 例如经常用PUTTY连接到远程服务器执行脚本的时候,如果本地网络中断后,这个时候前台进程就结束了,比较的懊恼,必须重新执行。因此有必要进行前后台进程的切换。

例如直接在终端里输入firefox,那么会打开firefox,但当你关闭此终端或者ctrl+c强制终止时,firefox也随机关闭了。

你可以在执行时后面加一个&,这样就在后台工作了。Shell支持作用控制,有以下命令:

(1). command  &让进程在后台运行
(2). jobs –l 查看后台运行的进程
(3). fg %n 让后台运行的进程n到前台来
(4). bg %n 让进程n到后台去;
PS:"n"为jobs查看到的进程编号。

1、执行命令&切换至后台
在Linux终端运行命令的时候,在命令末尾加上&符号,就可以让程序在后台运行

复制代码
代码如下:
[email protected]$ ./tcpserv01&

2、切换正在运行的程序到后台
如果程序正在前台运行,可以使用Ctrl+z 选项把程序暂停,然后用 bg %[number]命令把这个程序放到后台运行,这个步骤分为3步,如下:
2.1暂停程序运行CTRL+Z
ctrl + z跟系统任务有关的,ctrl + z可以将一个正在前台执行的命令放到后台,并且暂停。

复制代码
代码如下:
[[email protected] ~]$ sh ins.sh
[1]+Stopped ins.sh

2.2查看暂停的程序
察看jobs使用jobs或ps命令可以察看正在执行的jobs。

复制代码
代码如下:
[[email protected] ~]$ jobs -l
[1]+ 4524Stopped ins.sh

jobs命令执行的结果,+表示是一个当前的作业,减号表是是当前作业之后的一个作业。
jobs -l选项可显示所有任务的PID,jobs的状态可以是running, stopped,Terminated
2.3切换程序至后台
bg将一个在后台暂停的命令,变成继续执行如果后台中有多个命令,可以用bg %jobnumber将选中的命令调出.
复制代码
代码如下:

[[email protected] ~]$ bg %1
[[email protected] ~]$ jobs -l
[1]+ 4524Running ins.sh

2.4切换程序至前台
也可以用 fg %[number]指令把一个程序掉到前台运行

复制代码
代码如下:
[[email protected] ~]$ fg %1
./tcpserv01

2.5终止后台程序
也可以直接终止后台运行的程序,使用 kill 命令
复制代码
代码如下:

[[email protected] ~]$ kill %1

但是如果任务被终止了(kill),shell 从当前的shell环境已知的列表中删除任务的进程标识;也就是说,jobs命令显示的是当前shell环境中所起的后台正在运行或者被挂起的任务信息。

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