进程的思考

操作系统的一个核心功能就是进程的调度，进程是什么呢？很多书上已经给出了标准的解释，我自己理解的是一个特定环境下的函数，进程可以是用户的任务，也可以是系统的某个服务程序。

进程的环境主要有：通用寄存器、控制寄存器、一块私有的内存与代码、对应的GDT、LDT、TR、TSS、中断环境、内存页表。

GDT：（全局描述符）

空描述符 ；必须的。

代码描述符；前8M

数据描述符；4G

堆栈描述符；内核用。

TSS描述符；

显存描述符；

进程用LDT描述符；含调用门描述符 

 

LDT：（进程描述符、含调用门描述符）

进程代码段；

进程数据段；

进程堆栈段；

进程用1级堆栈段；为系统调用准备，属于进程。

系统调用门0；特权级为1级，从此以下为静态，不改变。

系统调用门1；特权级为1级

系统调用门n；特权级为1级

……

 

进程表：

进程ID号

进程名称

进程特权权

进程优先级

进程LDT

上个进程指针

下个进程指针；这两指针是在内核页表下的内存指针，指向进程表开始处。

当前进程状态

进程内存页目录表

进程状态表（通用寄存器组、段寄存器组、标志寄存器等）

进程窗口指针

进程代码、数据区

进程内存页表

 

TSS：

目前使用进程表进行切换，只使用ss0、esp0、ss1、esp1 其他的不用。

 

显存：

只有1级以上权限，用户不得支接读写。静态。

 

中断环境：

静态，调试环境为独立环境。

 

内存页表：

前8M为系统内核区，所有进程的内存页表不得占用，由内核进行维护。

进程页表切换，进程切换时，先将内存页表切换为内核页表，再取出进程页表，加载进程页表。

内核页表一般对应着物理内存。只有物理内存不够时，才会将不活动的进程数据保存到硬盘，进行映射，空出内存空间。

内存安排：0-FFFFF 内核，100000-1FFFFF 系统调用函数，200000-5FFFFF 内核页表，600000-7FFFFF 内存映射表

一个页目录项表指向4M内存空间，系统内核区占2个页目录项表。

 

系统0号进程：

消息分派与传递，用户进程的看护，有最优权限与资源。

 

当一个进程需要启动时：

1、取得进程属性，确定需要占用的内存数；

2、分配内存，修改内存页表；

3、使用进程的内存页表；

4、创建新的进程表，并修改相应数据；

5、修改LDT，以适应新的进程环境；

6、将进程代码读取到指定的内存；

7、重新加载LDT；

8、切换前准备，修改TSS，内核指针指向进程状态表底部；

9、切入进程；

 

进程切换时：

1、保存CS、EIP到程序状态表；（系统自动保存）

2、保存通用寄存器；pushad

3、切换至内核堆栈；

4、判断当前进程是否已用完时间片；未用完跳到8；

5、取下一个进程指针；

6、加载下一个进程的环境；（修改GDT、LDT、TSS）。

7、重新加载LDT、CR3、页表等。

8、修改TSS的SS0、ESP0，准备下次中断或系统调用使用。

9、返回进程。

 

中断时的进程进出与上面的进程切换差不多，少一个进程的转换过程，开头和结尾一样。

 

系统调用时，也是在0级权限中，这样就与中断有冲突了，所以Linux不用调用门，可能就是这个原因。因些我们要把系统调用的权限改为1级，这样就可以避免TSS中堆栈冲突。

当在系统调用过程中发生进程切换，0级堆栈中存放了调用返回的代码段与偏移，占用了进程状态表。