schedule 与 switch_to
目前 Linux 0.11 中工作的 schedule() 函数是首先找到下一个进程的数组位置 next，而这个 next 就是 GDT 中的 n，所以这个 next 是用来找到切换后目标 TSS 段的段描述符的，一旦获得了这个 next 值，直接调用上面剖析的那个宏展开 switch_to(next);就能完成如图 TSS 切换所示的切换了。
现在，我们不用 TSS 进行切换，而是采用切换内核栈的方式来完成进程切换，所以在新的 switch_to 中将用到当前进程的 PCB、目标进程的 PCB、当前进程的内核栈、目标进程的内核栈等信息。由于 Linux 0.11 进程的内核栈和该进程的 PCB 在同一页内存上（一块 4KB 大小的内存），其中 PCB 位于这页内存的低地址，栈位于这页内存的高地址；另外，由于当前进程的 PCB 是用一个全局变量 current 指向的，所以只要告诉新 switch_to()函数一个指向目标进程 PCB 的指针就可以了。同时还要将 next 也传递进去，虽然 TSS(next)不再需要了，但是 LDT(next)仍然是需要的，也就是说，现在每个进程不用有自己的 TSS 了，因为已经不采用 TSS 进程切换了，但是每个进程需要有自己的 LDT，地址分离地址还是必须要有的，而进程切换必然要涉及到 LDT 的切换。
综上所述，需要将目前的 schedule() 函数（在 kernel/sched.c 中）做稍许修改，即将下面的代码：
if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c) c = (*p)->counter, next = i; //...... switch_to(next);
修改为：
if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c) c = (*p)->counter, next = i, pnext = *p; //....... switch_to(pnext,_LDT(next));
注意 pnext 是指向 pcb 的指针
struct tast_struct *pnext = &(init_task.task);
使用 switch_to 需要添加函数声明
extern long switch_to(struct task_struct *p, unsigned long address);
实现 switch_to
实现 switch_to 是本次实践项目中最重要的一部分。
由于要对内核栈进行精细的操作，所以需要用汇编代码来完成函数 switch_to 的编写。
这个函数依次主要完成如下功能：由于是 C 语言调用汇编，所以需要首先在汇编中处理栈帧，即处理 ebp 寄存器；接下来要取出表示下一个进程 PCB 的参数，并和 current 做一个比较，如果等于 current，则什么也不用做；如果不等于 current，就开始进程切换，依次完成 PCB 的切换、TSS 中的内核栈指针的重写、内核栈的切换、LDT 的切换以及 PC 指针（即 CS:EIP）的切换。
可以很明显的看出，该函数是基于TSS进行进程切换的(ljmp指令)，
现在要改写成基于堆栈(内核栈)切换的函数，就需要删除掉该语句，在include/linux/sched.h 文件，我们将它注释掉。
然后新的switch_to()函数将它作为一个系统调用函数，所以要将函数重写在汇编文件kernel/system_call.s:
.align 2 switch_to: //因为该汇编函数要在c语言中调用，所以要先在汇编中处理栈帧 pushl %ebp movl %esp,%ebp pushl %ecx pushl %ebx pushl %eax //先得到目标进程的pcb，然后进行判断 //如果目标进程的pcb(存放在ebp寄存器中) 等于 当前进程的pcb => 不需要进行切换，直接退出函数调用 //如果目标进程的pcb(存放在ebp寄存器中) 不等于 当前进程的pcb => 需要进行切换，直接跳到下面去执行 movl 8(%ebp),%ebx cmpl %ebx,current je 1f /** 执行到此处，就要进行真正的基于堆栈的进程切换了 */ // PCB的切换 movl %ebx,%eax xchgl %eax,current // TSS中内核栈指针的重写 movl tss,%ecx addl $4096,%ebx movl %ebx,ESP0(%ecx) //切换内核栈 movl %esp,KERNEL_STACK(%eax) movl 8(%ebp),%ebx movl KERNEL_STACK(%ebx),%esp //LDT的切换 movl 12(%ebp),%ecx lldt %cx movl $0x17,%ecx mov %cx,%fs cmpl %eax,last_task_used_math jne 1f clts //在到子进程的内核栈开始工作了，接下来做的四次弹栈以及ret处理使用的都是子进程内核栈中的东西 1: popl %eax popl %ebx popl %ecx popl %ebp ret
逐条解释基于堆栈切换的switch_to()函数四段核心代码:
// PCB的切换 movl %ebx,%eax xchgl %eax,current 起始时eax寄存器保存了指向目标进程的指针，current指向了当前进程， 第一条指令执行完毕，使得ebx也指向了目标进程， 然后第二条指令开始执行，也就是将eax的值和current的值进行了交换，最终使得eax指向了当前进程，current就指向了目标进程(当前状态就发生了转移)
// TSS中内核栈指针的重写 movl tss,%ecx addl $4096,%ebx movl %ebx,ESP0(%ecx) 中断处理时需要寻找当前进程的内核栈，否则就不能从用户栈切到内核栈(中断处理没法完成)， 内核栈的寻找是借助当前进程TSS中存放的信息来完成的，(当然，当前进程的TSS还是通过TR寄存器在GDT全局描述符表中找到的)。 虽然此时不使用TSS进行进程切换了，但是Intel的中断处理机制还是要保持。 所以每个进程仍然需要一个TSS，操作系统需要有一个当前TSS。 这里采用的方案是让所有进程共用一个TSS(这里使用0号进程的TSS)， 因此需要定义一个全局指针变量tss(放在system_call.s中)来执行0号进程的TSS: struct tss_struct * tss = &(init_task.task.tss); 此时唯一的tss的目的就是:在中断处理时，能够找到当前进程的内核栈的位置。 在内核栈指针重写指令中有宏定义ESP0，所以在上面需要提前定义好 ESP0 = 4， (定义为4是因为TSS中内核栈指针ESP0就放在偏移为4的地方) 并且需要将: blocked=(33*16) => blocked=(33*16+4)
kernel/system_call.s 文件
重写TSS中的内核栈指针
ESP0 = 4 KERNEL_STACK = 12 state = 0 # these are offsets into the task-struct. counter = 4 priority = 8 kernelstack = 12 signal = 16 sigaction = 20 # MUST be 16 (=len of sigaction) blocked = (37*16)
kernel/sched.c 文件
struct tss_struct * tss = &(init_task.task.tss);
//切换内核栈 movl %esp,KERNEL_STACK(%eax) movl 8(%ebp),%ebx movl KERNEL_STACK(%ebx),%esp 第一行:将cpu寄存器esp的值，保存到当前进程pcb的eax寄存器中(保存当前进程执行信息) 第二行:获取目标进程的pcb放入ebx寄存器中 第三行:将ebx寄存器中的信息，也就是目标进程的信息，放入cpu寄存器esp中 但是之前的进程控制块(pcb)中是没有保存内核栈信息的寄存器的，所以需要在sched.h中的task_struct(也就是pcb)中添加kernelstack， 但是添加的位置就有讲究了，因为在某些汇编文件(主要是systen_call.s中)，有操作这个结构的硬编码， 一旦结构体信息改变，那这些硬编码也要跟着改变， 比如添加kernelstack在第一行，就需要改很多信息了， 但是添加到第四行就不需要改很多信息，所以这里将kernelstack放到第四行的位置： struct task_struct { /* these are hardcoded - don't touch */ long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ long counter; long priority; /** add kernelstack */ long kernelstack; ... } 改动位置及信息: 将 #define INIT_TASK \ /* state etc */ { 0,15,15,\ /* signals */ 0,{{},},0, \ ... 改为: #define INIT_TASK \ /* state etc */ { 0,15,15, PAGE_SIZE+(long)&init_task,\ /* signals */ 0,{{},},0, \ ... 在执行上述切换内核栈的代码之前(也就是switch_to()函数前)，要设置栈的大小:KERNEL_STACK = 12 然后就执行上面的三行代码，就可以完成对内核栈的切换了。
include/linux/sched.h 文件
long kernelstack;
由于这里将 PCB 结构体的定义改变了，所以在产生 0 号进程的 PCB 初始化时也要跟着一起变化， 需要修改 #define INIT_TASK，即在 PCB 的第四项中增加关于内核栈栈指针的初始化。代码如下：
将 #define INIT_TASK \ /* state etc */ { 0,15,15,\ /* signals */ 0,{{},},0, \ ... 改为: #define INIT_TASK \ /* state etc */ { 0,15,15, PAGE_SIZE+(long)&init_task,\ /* signals */ 0,{{},},0, \ ...
kernel/system_call.s
KERNEL_STACK = 12
//LDT的切换 movl 12(%ebp),%ecx lldt %cx movl $0x17,%ecx mov %cx,%fs 前两条语句的作用(切换LDT): 第一条:取出参数LDT(next) 第二条:完成对LDTR寄存器的修改 然后就是对PC指针(即CS:EIP)的切换: 后两条语句的含有就是重写设置段寄存器FS的值为0x17 补:FS的作用:通过FS操作系统才能访问进程的用户态内存。 这里LDT切换完成意味着切换到了新的用户态地址空间，所以需要重置FS。
