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分类: Android平台

2017-08-17 14:19:36

我在看《linux内核设计与实现》这本书的第三章进程管理时候,看到进程上下文。书中说当一个程序执行了系统调用或者触发某个异常(软中断),此时就会陷入内核空间,内核此时代表进程执行,并处于进程上下文中。看后还是没有弄清楚,什么是进程上下文,如何上google上面狂搜一把,总结如下:

  程序在执行过程中通常有用户态和内核态两种状态,CPU对处于内核态根据上下文环境进一步细分,因此有了下面三种状态:

(1)内核态,运行于进程上下文,内核代表进程运行于内核空间。
(2)内核态,运行于中断上下文,内核代表硬件运行于内核空间。
(3)用户态,运行于用户空间。

  上下文context: 上下文简单说来就是一个环境。

  用户空间的应用程序,通过系统调用,进入内核空间。这个时候用户空间的进程要传递 很多变量、参数的值给内核,内核态运行的时候也要保存用户进程的一些寄存 器值、变量等。所谓的“进程上下文”,可以看作是用户进程传递给内核的这些参数以及内核要保存的那一整套的变量和寄存器值和当时的环境等。

  相对于进程而言,就是进程执行时的环境。具体来说就是各个变量和数据,包括所有的寄存器变量、进程打开的文件、内存信息等。一个进程的上下文可以分为三个部分:用户级上下文、寄存器上下文以及系统级上下文。

(1)用户级上下文: 正文、数据、用户堆栈以及共享存储区;
(2)寄存器上下文: 通用寄存器、程序寄存器(IP)、处理器状态寄存器(EFLAGS)、栈指针(ESP);
(3)系统级上下文: 进程控制块task_struct、内存管理信息(mm_struct、vm_area_struct、pgd、pte)、内核栈。

    当发生进程调度时,进行进程切换就是上下文切换(context switch).操作系统必须对上面提到的全部信息进行切换,新调度的进程才能运行。而系统调用进行的模式切换(mode switch)。模式切换与进程切换比较起来,容易很多,而且节省时间,因为模式切换最主要的任务只是切换进程寄存器上下文的切换。

  硬件通过触发信号,导致内核调用中断处理程序,进入内核空间。这个过程中,硬件的 一些变量和参数也要传递给内核,内核通过这些参数进行中断处理。所谓的“ 中断上下文”,其实也可以看作就是硬件传递过来的这些参数和内核需要保存的一些其他环境(主要是当前被打断执行的进程环境)。中断时,内核不代表任何进程运行,它一般只访问系统空间,而不会访问进程空间,内核在中断上下文中执行时一般不会阻塞。

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