Linux0.11进程切换和TSS结构
就绪态和运行态之间的切换
当前占用CPU的进程，只有调用了schedule()函数，才会由运行态转变为就绪态，schedule()函数选择状态为TASK_RUNNING的进程，然后调用switch函数，将cpu切换到所选定的进程。
schedule()函数可能会在以下三种情况下调用:
(1) 用户态时发生时钟中断
如果当前进程是用户态进程，并且当前进程的时间片用完，那么中断处理函数do_timer()就会调用schedule()函数，
这相当于用户态的进程被抢断了。
如果当前的进程属于内核态进程，那么该进程是不会被抢占的。schedule() 函数不是系统调用，用户程序不能直接调用，
但是放在时间中断函数中，就能够调用。所以在时间中断中调用schedule()是必要的，这样就保证用户进程不会永久地占有CPU。
(2)系统调用时，相应的sys_xxxx()函数返回之后。
这种情况是为了处理运行在内核态的进程，应用程序一般是通过系统调用进入内核态，因此，linux系统调用处理函数在结束的时候，
int 0x80 中断函数会检查当前进程的时间片和状态，如果时间片用完或者进程的状态不为RUNNING ，就会调用schedule()函数。
由此可见，如果系统的某个系统调用处理函数或者中断处理异常永远不退出，那么整个系统就会死锁，任何进程都无法运行。
(3)在睡眠函数内
当进程等待的资源还不可用的时候，它就进入了睡眠状态，并且调用schedule()函数再次调用CPU。
#define switch_to(n) {\
// __tmp用来构造ljmp的操作数。该操作数由4字节偏移和2字节选择符组成。当选择符
// 是TSS选择符时，指令忽略4字节偏移。
// __tmp.a存放的是偏移，__tmp.b的低2字节存放TSS选择符。高两字节为0。
// ljmp跳转到TSS段选择符会造成任务切换到TSS选择符对应的进程。
// ljmp指令格式是 ljmp 16位段选择符：32位偏移，但如果操作数在内存中，顺序正好相反。
// %0 内存地址 __tmp.a的地址，用来放偏移
// %1 内存地址 __tmp.b的地址，用来放TSS选择符
// %2 edx 任务号为n的TSS选择符
// %3 ecx task[n]
struct {long a,b;} __tmp; \
__asm__("cmpl %%ecx,current\n\t" \ // 如果要切换的任务是当前任务
"je 1f\n\t" \ // 直接退出
"movw %%dx,%1\n\t" \ // 把TSS选择符放入__tmp.b中
"xchgl %%ecx,current\n\t" \ // 让current指向新进程的task_struct
"ljmp *%0\n\t" \ // 任务切换在这里发生，CPU会搞定一切
"cmpl %%ecx,last_task_used_math\n\t" \ // 除进程第一次被调度外，以后进程从就绪
// 态返回运行态后，都从这里开始运行。因
// 而返回到的是内核运行态。
"jne 1f\n\t" \
"clts\n" \
"1:" \
::"m" (*&__tmp.a),"m" (*&__tmp.b), \
"d" (_TSS(n)),"c" ((long) task[n])); \
}
进程调度函数
/****************************************************************************/
/* 功能：进程调度。 */
/* 先对alarm和信号进行处理，如果某个进程处于可中断睡眠状态，并且收 */
/* 到信号，则把进程状态改成可运行。之后在处可运行状态的进程中挑选一个 */
/* 并用switch_to()切换到那个进程 */
/* 参数：（无） */
/* 返回：（无） */
/****************************************************************************/
void schedule(void)
{
int i,next,c;
struct task_struct ** p;
/* check alarm, wake up any interruptible tasks that have got a signal */
// 首先处理alarm信号，唤醒所有收到信号的可中断睡眠进程
for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)
if (*p) {
// 如果进程设置了alarm，并且alarm已经到时间了
if ((*p)->alarm && (*p)->alarm < jiffies) {
// 向该进程发送SIGALRM信号
(*p)->signal |= (1<<(SIGALRM-1));
(*p)->alarm = 0; // 清除alarm
}
//可屏蔽信号位图BLOCKABLE定义在sched.c第24行，(~(_S(SIGKILL) | _S(SIGSTOP)))
// 说明SIGKILL和SIGSTOP是不能被屏蔽的。
// 可屏蔽信号位图 & 当前进程屏蔽的信号位图 = 当前进程实际屏蔽的信号位图
// 当前进程收到的信号位图 & ~当前进程实际屏蔽的信号位图
// = 当前进程收到的允许相应的信号位图
// 如果当前进程收到允许相应的信号，并且当前进程处于可中断睡眠态
// 则把状态改成运行态，参与下面的选择过程
if (((*p)->signal & ~(_BLOCKABLE & (*p)->blocked)) &&
(*p)->state==TASK_INTERRUPTIBLE)
(*p)->state=TASK_RUNNING;
}
/* this is the scheduler proper: */
// 下面是进程调度的主要部分
while (1) {
c = -1;
next = 0;
i = NR_TASKS;
p = &task[NR_TASKS];
while (--i) { // 遍历整个task[]数组
if (!*--p) // 跳过task[]中的空项
continue;
// 寻找剩余时间片最长的可运行进程，
// c记录目前找到的最长时间片
// next记录目前最长时间片进程的任务号
if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c)
c = (*p)->counter, next = i;
}
// 如果有进程时间片没有用完c一定大于0。这时退出循环，执行 switch_to任务切换
if (c) break;
// 到这里说明所有可运行进程的时间片都用完了，则利用任务优先级重新分配时间片。
// 这里需要重新设置所有任务的时间片，而不光是可运行任务的时间片。
// 利用公式：counter = counter/2 + priority
for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)
if (*p)
(*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) +
(*p)->priority;
// 整个设置时间片过程结束后，重新进入进程选择过程
}
// 当的上面的循环退出时，说明找到了可以切换的任务
switch_to(next);
}
2 运行态和睡眠态之间的转化
当进程等待资源或者事件的时候，就进入了睡眠状态，有两种不同的睡眠状态， 不可中断睡眠状态和可中断睡眠状态。
处于可中断睡眠状态的进程，不光可以由wake_up 唤醒，还可以由信号唤醒，在schedule()函数中，会把处于可中断睡眠状态的并且接收到信号的
进程变为运行状态。linux0.11的可中断睡眠状态可以由以下三中函数进入:
(1)调用interruptiable_sleep_on()函数、
(2)调用sys_pause()函数。
(3)调用sys_waitpid()函数。
进程要进入不可中断睡眠状态，必须调用sleep_on()函数。进程调用wake_up()函数，将处于不可中断状态的进程唤醒。
/****************************************************************************/
/* 功能：当前进程进入不可中断睡眠态，挂起在等待队列上 */
/* 参数：p 等待队列头 */
/* 返回：（无） */
/****************************************************************************/
void sleep_on(struct task_struct **p)
{
struct task_struct *tmp; // tmp用来指向等待队列上的下一个进程
if (!p) // 无效指针，退出
return;
if (current == &(init_task.task)) // 进程0不能睡眠
panic("task[0] trying to sleep");
tmp = *p; // 下面两句把当前进程放到等待队列头，等待队列是以堆栈方式
*p = current; // 管理的。后到的进程等在前面
current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE; // 进程进入不可中断睡眠状态
schedule(); // 进程放弃CPU使用权，重新调度进程
// 当前进程被wake_up()唤醒后，从这里开始运行。
// 既然等待的资源可以用了，就应该唤醒等待队列上的所有进程，让它们再次争夺
// 资源的使用权。这里让队列里的下一个进程也进入运行态。这样当这个进程运行
// 时，它又会唤醒下下个进程。最终唤醒所有进程。
if (tmp)
tmp->state=0;
}
以下是唤醒函数
/****************************************************************************/
/* 功能：唤醒等待队列上的头一个进程 */
/* 参数：p 等待队列头 */
/* 返回：（无） */
/****************************************************************************/
void wake_up(struct task_struct **p)
{
if (p && *p) {
(**p).state=0; // 把队列上的第一个进程设为运行态
*p=NULL; // 把队列头指针清空，这样失去了都其他等待进程的跟踪。
// 一般情况下这些进程迟早会得到运行。
}
}