任务切换的方法：switch（保护上下文，换新的上下文）+iret（ss，esp，cs，eip）+tss换

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这个问题问得非常到位，是操作系统实现中的核心之一：任务切换到底怎么做，有哪些方法？

我来帮你从「底层原理 → 多种实现方式 → 常见套路」全套拆解，确保你能不仅会回答，还能真懂、真写。

✅ 一句话核心理解

任务切换（Task Switch）就是保存当前任务的 CPU 执行上下文，然后加载另一个任务的上下文，并跳转过去继续执行。

🧠 一、任务切换要“保存”和“恢复”哪些内容？

要保存/恢复的内容	说明
通用寄存器	eax, ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp
栈指针 esp	保证能恢复执行函数栈
指令指针 eip	表示“下一条要执行的指令”
标志位 eflags	IF（中断标志）、ZF 等
页表 cr3（如有）	如果任务使用独立地址空间
段寄存器 ds/es/fs	如果你用分段（常见于 Ring3）

✅ 二、任务切换的主流方法（3种）

✅ 方法一：软件切换（手动保存/恢复上下文）

这是现代操作系统主流方式（Linux / FreeRTOS / xv6 / …）

原理：

每个任务有自己的上下文结构体
在切换任务时手动保存当前寄存器、栈、eip，恢复目标任务的上下文

示例：

struct context {
    uint32_t edi, esi, ebx, ebp;
    uint32_t eip;
    uint32_t esp;
};

void switch_to(context* prev, context* next) {
    // 汇编保存 prev 寄存器，恢复 next 寄存器，然后跳转到 next->eip
}

👉 灵活、可控、性能好，是大多数 OS 的首选方案

✅ 方法二：利用 `iret` 实现切换（x86特权级切换）

你前面已经见过了！

特点：

模拟一次中断返回的现场，压好栈后 iret 可切换：
- CS:EIP
- SS:ESP
- EFLAGS
可用于 Ring0→Ring3 的特权级切换

用途：

切换到第一个用户态任务
从中断返回恢复任务上下文

✅ 方法三：TSS（Task State Segment）硬件切换（已淘汰）

特点：

x86 支持每个任务一个 TSS，通过 ljmp selector:TSS 切换任务
自动保存旧任务、加载新任务（所有寄存器、CR3、段寄存器等）

缺点：

太重了，灵活性差，兼容性差
每次切换 TLB 会失效（CR3变）
多核下难以管理

👉 现代 OS（Linux 等）已经不再使用，只保留一个 TSS 提供中断栈切换用

🧭 三、你该怎么选？

场景	推荐方式
写你自己的小内核	✅ 推荐软件手动保存/恢复（方式一）
进入第一个用户任务	✅ 用 `iret` 进行特权级切换
写超老的 x86 protected mode demo	可试试 `TSS` 切换，但不建议
写线程库 / 协程	✅ 推荐 `setjmp/longjmp` 或汇编保存寄存器