进程切换，又称为任务切换、上下文切换、或者任务调度。本文就研究Linux内核的进程切换。我们首先理解几个概念。
本文讲解系统的进程管理相关内容，系统的进程管理是有关系统的所有进程的调度、排序、分配资源、创建、销毁等，是比较重要的内容。
在执行sys_fork的时候，可能会引起切换，例如: 如果产生了阻塞或者时间片到期了
x86 系统中的保护模式，给系统的安全性提供了很大的保障，但是在我们之前的文章中，一直都淡化了特权级别这个概念。
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进程定义：所谓进程是由正文段（Text）、用户数据段（User Segment）以及系统数据段（System Segment）共同组成的一个执行环境。它代表程序的执行过程，是一个动态的实体。
进程，这个词大家应该耳熟能详了，那进程是什么呢？我们说程序一般是外存上的一个可执行文件，而进程就是这个可执行文件在内存中的一个执行实例。概念始终只会是一个抽象的概念，进程系列文章通过 $xv6$ 的实例来将进程这个概念具象化。本篇主要介绍进程涉及到的一些数据结构，废话不多说，直接来看
该文章介绍了Linux 系统中进程的调度、进程的优先级以及实时进程的调度策略。首先介绍了Linux 系统中的进程调度，包括不同的调度类型、调度算法和调度优先级。其次，讨论了Linux 系统中的实时进程调度，包括实时进程的定义、调度特性和实时进程的调度算法。最后，介绍了Linux 系统中进程调度的实现，包括内核中的进程管理、进程的地址空间、进程的调度和同步以及进程的内存管理。
1、高位地址：栈（存放着局部变量和函数参数等数据），向下生长 （可读可写可执行）
Intel 微处理器的段机制是从8086 开始提出的， 那时引入的段机制解决了从CPU 内部 16 位地址到20 位实地址的转换。为了保持这种兼容性，386 仍然使用段机制，但比以前复杂。 因此，Linux 内核的设计并没有全部采用Intel 所提供的段方案，仅仅有限度地使用 了一下分段机制。这不仅简化了Linux 内核的设计，而且为把Linux 移植到其他平台创造了 条件，因为很多RISC 处理器并不支持段机制。但是，对段机制相关知识的了解是进入Linux 内核的必经之路。
操作系统对内存的使用是按段的，例如: 我们编写的一个程序被操作系统加载到内存是按照数据段，代码段等形式分段载入。而操作系统自身的代码也是按段载入的，为了确保安全性，我们用户编写的程序是不能直接访问操作系统的相关段的，因此需要给不同段赋予不同的特权级。
经过多篇文章的介绍，我们实现了从实地址模式跳转到保护模式，并在 IA-32 硬件系统中实现了代码的编写与执行。 进军保护模式 保护模式进阶 — 再回实模式
本文以linux0.11版本为基础，分析进程的内存布局，现代版本已经发生比较大的变化，都是很多原理都是类似的。 系统维护了一个全局的数据结构叫GDT（ Global Descriptor Table），他保存了所有进程的代码段数据段的一些信息。系统有专门的寄存器保存了GDT的地址，叫GDTR。GTDR的格式如下。
注：本分类下文章大多整理自《深入分析linux内核源代码》一书，另有参考其他一些资料如《linux内核完全剖析》、《linux c 编程一站式学习》等，只是为了更好地理清系统编程和网络编程中的一些概念性问题，并没有深入地阅读分析源码，我也是草草翻过这本书，请有兴趣的朋友自己参考相关资料。此书出版较早，分析的版本为2.4.16，故出现的一些概念可能跟最新版本内核不同。
在之前的文章中Linux从头学10：三级跳过程详解-从 bootloader 到 操作系统，再到应用程序，由于当时没有引入特权级的概念，用户程序和操作系统都工作在相同的特权级，因此可以直接通过[段选择子:偏移量] 的方式，来调用属于操作系统代码段中的函数，如下所示：
进程的地址有三种，分别是虚拟地址（逻辑地址）、线性地址、物理地址。在分析之前先讲一下进程执行的时候，地址的解析过程。在保护模式下，段寄存器保存的是段选择子，当进程被系统选中执行时，会把tss和ldt等信息加载到寄存器中，tss是保存进程上下文的，ldt是保存进程代码和数据段的首地址偏移以及权限等信息的。假设当前执行cs:ip指向的代码，系统根据ldt的值从gdt中选择一个元素，里面保存的是idt结构的首地址。然后根据cs的值选择idt表格中的一项，从而得到代码段的基地址和限长，用基地址加上ip指向的偏移得到一个线性地址，这个线性地址分为三个部分，分别是页目录索引，页表索引，物理地址偏移。然后到页目录吧和页表中找到物理地址基地址，再加线性地址中的偏移部分，得到物理地址。下面我们看看这些内容是怎么设置的，使得执行的时候能正确找到我们想要的地址去执行代码。我们从fork函数开始。到进程被调度执行时所发生的事情。fork函数的具体调用过程之前已经分析过。下面贴一下主要的代码。
这一篇大致说一下进程的创建，有兴趣的可以参考之前的一些文章或者直接上代码https://github.com/theanarkh/read-linux-0.11。
Linux采用C语言编写(在C中有嵌入汇编成分)。本文想要用Java这门语言在软件层面上模拟出Linux。
当异常发生时，Linux内核给造成异常的进程发送一个信号，告知其发生了异常。比如，如果一个进程尝试除零操作，CPU会产生除法错误异常，相应的异常处理程序发送SIGFPE信号给当前进程，然后由其采取必要的步骤，恢复还是中止（如果该信号没有对应的处理程序，则中止）。
门描述符的作用就是描述某个子程序的入口. 用门内的选择子.还有偏移.利用Call或者Jmp可以调用.
上一篇文章中，我们详细介绍了操作系统特权级，以及利用调用门、TSS 实现不同特权级之间的跳转。 利用调用门实现特权级间跳转 — 原理篇
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80386的各种寄存器一览：通用寄存器（32位）、段寄存器（16位）、标志寄存器（32位）、系统地址寄存器、调试寄存器和测试寄存器（32位）。
看完了进入内核前的工作后，我网络编程课的抄写作业自然是可以圆满完成啦，不过看了一部分后觉得确实很有意思，所以也是决定继续看下去，并且计划看完linux源码后跟着MIT6.s081写一个小的操作系统内核，希望我能够在6.29之前完成这个工作哈哈也就是我开始军训之前，补军训确实是个令人苦恼的事情。
之前所说 GDT表 中存储了一些段描述符. 比如有调用门 段描述符. 代码段段描述符. 数据段段描述符 TSS段段描述符
linux的上下文切换就是进程线程的切换，也就是切换struct task_struct结构体，一个任务的上下文包括cpu的寄存器，内核栈等，由于1个cpu上的所有任务共享一套寄存器，所以在任务挂起的时候需要保存寄存器，当任务重新被调度执行的时候需要恢复寄存器。每种处理器都提供了硬件级别的上下文切换，比如x86架构下的TSS段，TSS段包括了一个任务执行的所需要的所有上下文，主要有：1.通用寄存器和段寄存器。2.标志寄存器EFLAGS,程序指针EIP，页表基地址寄存器CR3，任务寄存器和LDTR寄存器。3.I/O映射位图基地址和I/O位图信息。4.特权级0，1，2堆栈指针。5.链接到前一任务的链指针。所以上下文切换也很简单，直接用call或者jmp指令调度任务。同样ARM架构也有快速上下文切换技术。但是Linux为了适用更多的cpu架构没使用处理器相关的上下文切换技术，而是大部分通过软件实现。linux上下文切换就在schedule（）函数里，很多地方都会调用这个函数。scchedule函数前面大部分代码是和调度算法相关的，比如实时任务调度算法，O(1)调度算法（2.6.22版本被CFS调度算法取代），CFS调度算法等。经过前面的代码计算后找出下一个要执行的任务，然后开始执行上下文切换。先看一段linux2.6.18版本还使用O(1)调度算法的schedule函数代码：
所以执行fork函数就会执行system_call函数，但是在这之前，还有些事情需要做，就是保存现场。下面是操作系统执行系统调用前，在内核栈里保存的寄存器，这个压入的寄存器和iret中断返回指令出栈的寄存器是对应的。其中ip指向的是调用系统调用返回后的下一句代码。
Go语言从诞生到普及已经三年了，先行者大都是Web开发的背景，也有了一些普及型的书籍，可系统开发背景的人在学习这些书籍的时候，总有语焉不详的感觉，网上也有若干流传甚广的文章，可其中或多或少总有些与事实不符的技术描述。希望这篇文章能为比较缺少系统编程背景的Web开发人员介绍一下goroutine背后的系统知识。 1. 操作系统与运行库 2. 并发与并行 (Concurrency and Parallelism) 3. 线程的调度 4. 并发编程框架 5. goroutine 1. 操作系统与运行库 对于
Go语言从诞生到普及已经三年了，先行者大都是Web开发的背景，也有了一些普及型的书籍，可系统开发背景的人在学习这些书籍的时候，总有语焉不详的感觉，网上也有若干流传甚广的文章，可其中或多或少总有些与事实不符的技术描述。希望这篇文章能为比较缺少系统编程背景的Web开发人员介绍一下goroutine背后的系统知识。 1. 操作系统与运行库 2. 并发与并行 (Concurrency and Parallelism) 3. 线程的调度 4. 并发编程框架 5. goroutine 1. 操作系统与运行库 对
在上一篇文章中，我们已经了解了中断和异常的一些概念，对于中断和异常也有了大概的理解。那么，系统中硬件到底是如何处理中断和异常的呢？本文我们就以常见的X86架构为例，看看中断和异常的硬件工作原理。
Go语言从诞生到普及已经三年了，先行者大都是Web开发的背景，也有了一些普及型的书籍，可系统开发背景的人在学习这些书籍的时候，总有语焉不详的感觉，网上也有若干流传甚广的文章，可其中或多或少总有些与事实不符的技术描述。希望这篇文章能为比较缺少系统编程背景的Web开发人员介绍一下goroutine背后的系统知识。 1. 操作系统与运行库 2. 并发与并行 (Concurrency and Parallelism) 3. 线程的调度 4. 并发编程框架 5. goroutine 1. 操作系统与运行库 对于普通的
在《系统调用分析(1)》Linux内核之旅/张凯捷——系统调用分析（1）中，首先介绍了系统调用的概念，并对早期通过软中断(int 80)来进行系统调用的相关过程进行了分析，最后分析和介绍了为了提高系统调用的响应执行速度的两种机制——vsyscall和vDSO。
如何获取目标基因的转录因子（上）一文中我们以人类基因组为例，从ensemble网站下载了基因组中基因位置信息矩阵GRCh38.gene.bed和基因组中转录因子结合位点信息矩阵GRCh38.TFmotif_binding.bed）
上一节，我们开发了一个流氓程序，当他运行起来后，能够把自己的数据写入到另一个进程的数据内存中。之所以产生这样的漏洞，是因为被入侵进程的数据段所对应的全局描述符在全局描述符表中。恶意程序通过在全局描述符表中查找，当找到目标程序的内存描述符后，将对应的描述符加载到自己的ds寄存器里，于是恶意程序访问内存时，就相当于读写目标程序的内存。 要防范此类入侵，最好的办法是让恶意程序无法读取自己内存段对应的描述符，但是如果不把自己的内存描述符放置在全局描述符表中的话，还能放哪里呢？Intel X86架构还给我们提供了另一
进程是对逻辑的抽象，我们从操作系统的书籍中对进程有了很多的认识，但是对进程的实现可能不太了解，这篇文章尝试解释一下关于进程实现的大致原理。 进程的实现，其实和我们平时写代码的时候一样，比如我们要表示一个东西，我们会定义一个数据结构。进程也不例外。所以进程的本质就是一个数据结构，他保存了一系列的数据。操作系统以数组或者链表的形式和全部的进程管理起来。进程可以说分为两种 1 系统初始化时第一个进程， 2 除了第一个进程外的其他进程，他们都是由fork或者fork+execute系统调用创建出来的。 我们首先看一下进程的结构体都有什么信息。
该文介绍了中断和异常的基本概念、分类，以及Linux 中中断和异常的处理方式，包括硬件中断、软件中断和异常的分类和处理。
同样的也会弹出一个界面让你选择需要传递到Linux上的文件，文件保存的路径是你Linux当前输入此命令的路径
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的，所以科技的创新才能日新月异。
前段时间，我连续写了十来篇CPU底层系列技术故事文章，有不少读者私信我让我写一下CPU的寄存器。
没有虚拟化基础的童鞋可先阅读Linux阅码场前几天刊发的《KVM最初的2小时——KVM从入门到放弃(修订版) 》入门。
每一个进程都有一张段表LDT。整个系统有一张GDT表。且整个系统仅仅有一个总页表。
PS：原先实模式下的各个段寄存器作为保护模式下的段选择器，80486中有6个(即CS,SS,DS,ES,FS,GS)80位的段寄存器。由选择器CS对应表示的段仍为代码段，选择器SS对应表示的段仍为堆栈段。
本文接着上文深入理解进程之数据结构篇来讲述有关进程的一些操作，主要就是创建，调度切换，加载程序，休眠唤醒，等待退出等等，一个一个来看
摘 要：本文通过解剖Linux操作系统的虚拟存储管理机制，说明了Linux虚拟存储的特点、虚拟存储器的实现方法，并基于Linux Kernel Source 1.0，详细分析有关虚拟存诸管理的主要数据结构之间的关系。
二进制：00000000 1100 1111 1 11 1 0011 00000000
在系统有了命令行窗口后，我们可以直接在窗口内输入命令，启动应用程序。当通过命令行加载运行用户开发的程序时，命令行会被‘冷冻’，这是因为被启动的程序与命令行属于同一进程，CPU要把运行的权限交给应用程序，命令行窗口得不到运行的机会，因此看上去像死机一样。 这造成的一个问题是，命令行窗口一次只能加载一个应用程序，然后必须等到程序运行结束后，CPU控制权交还给命令行窗口时，它才有机会启动另一个应用程序。我们可以把命令行窗口的程序启动机制进行修改，使得应用程序运行后，控制台仍然能获取CPU的执行权限，但这么改动难度
为了安全，Linux 中分为用户态和内核态两种运行状态。对于普通进程，平时都是运行在用户态下，仅拥有基本的运行能力。当进行一些敏感操作，比如说要打开文件(open)然后进行写入(write)、分配内存(malloc)时，就会切换到内核态。内核态进行相应的检查，如果通过了，则按照进程的要求执行相应的操作，分配相应的资源。这种机制被称为系统调用，用户态进程发起调用，切换到内核态，内核态完成，返回用户态继续执行，是用户态唯一主动切换到内核态的合法手段(exception 和 interrupt 是被动切换)。
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