內核級線程實現(哈工大李志軍)

進入中斷

在 main()中：

• 首先在A()函數中系統調用fork()，將B()的地址壓入用戶棧。
• fork() 引起中斷0x80，進入內核。
• 執行int 0x80時，還未進入內核，首先找到內核棧，壓入當前棧地址（即用戶棧）;壓入當前CS:IP（用戶態）(ret = CS:IP)
• 進入內核，執行system_call。

進入內核

• 剛進入內核，首先在內核態中的各種寄存器壓到棧中，即保護現場。

• 執行sys_fork(),繼續向下執行

• state(%eax)相當於state + _current,與 0（就緒或運行態）作比較，非0即阻塞，_current即PCB，阻塞則調度(reschedule)。

• 接下來再次判斷counter + _current 判斷是否時間片用盡，若是則切換(reschedule)

• 執行中斷返回(ret_from_sys_call)

• reschedule：
  
  執行的是_schedule().

schedule

• next是下一個進程的PCB
• 核心是switch_to。

• linux 0.11 中基於TSS(Task Struct Segement) 切換，實驗中將其改爲基於內核棧的切換，TSS切換速度較慢，現代操作系統中大多爲內核棧切換。
• TSS 類似於內存快照，ljmp改變了當前TSS，所以CPU需要從新的TSS重新加載所有寄存器。

中斷出口

還原現場，並恢復到用戶態。

sys_fork()

創建一個進程（或內核級線程），就是要做成能切換的樣子。

• copy_process 將父進程的棧都作爲參數，C語言中參數越靠後越靠近棧頂。

創建棧：

- get_free_page() 申請內存空間，注意：malloc()是用戶態代碼。
- 設置TSS，使其能夠切換。
- 父子線程用戶棧相同，內核棧不同。

• 子進程的eax = 0，由於父進程和子進程的關係，它們都將執行int 0x80的下一個代碼:mov res,%eax
  
  而子進程將返回0，於是觀察fork()經典的使用：
  子進程將進入if塊內，調用exec，子進程將被更換新的代碼：
  
  更換新的代碼，我們知道iret指令將把棧彈出，這時CS:EIP將被更改到用戶態代碼段，那麼我們只需要更改棧中儲存的CS:IP即可，先偏移量EIP=0x1C，並將EIP+%esp壓入棧中，即EIP在棧中位置，執行do_execve。
  do_execve，將程序入口地址給eip，更改代碼段；eip[3]正好等於SP,更改棧。
  

總結