Linux系統下的進程切換過程

本篇內容介紹了“Linux系統下的進程切換過程”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

Linux內核下進程切換
Linux切換并沒有使用X86CPU的切換方法，Linux切換的實質就是cr3切換（內存空間切換，在switch_mm函數中）+ 寄存器切換（包括EIP，ESP等，均在switch_to函數中）。這里我們講述下switch_to主流程：
1、 在switch_mm函數中將new_task->pgd設置到cr3寄存器中，實現頁表切換，由于每個進程3-4G的頁表映射機制完全一樣（從內核頁表中直接復制過來的），故這里雖然切換了pgd，但是并無影響，只是在任務回到用戶空 間中時，才會發生變化，因為每個任務在0-3G中的頁表映射都是各自獨立的；
2、 壓入esi edi ebp到cur_task堆棧中；
3、 將esp寄存器中的值保存到cur_task.task_struct.thread.esp中，也就是將cur_task切換時的堆棧指針保存起來；
4、 將new_task.task_struct.thread.esp中的值設置到esp寄存器中，這里的new_task.task_struct.thread.esp中的值就是new_task上一次被換出時的堆棧指針，現在被恢復了，2和3結合實現了從cur_task到new_task的堆棧切換；
5、 將1f地址設置到cur_task.task_struct.thread.eip中，當下次cur_task恢復運行時，將會從1f處開始運行，下面闡述了這種原理；
6、 將new_task.task_struct.thread.eip壓入到new_task的堆棧中，這里new_task.task_struct.thread.eip的值就是1f，因為從4中可知，new_task上一次被換出時，其也是和現在的cur_task類似，1f地址被設置到new_task.task_struct.thread.eip中；
7、 隨后CPU跳轉到__switch_to函數中開始執行，注意這里使用的是jmp，不是call，call會pusheip，而jmp不會，由于__switch_to是函數，當CPU執行完該函數后，最后一條指令必然為iret，該指令會popeip，從5中可以知道，此時new_task堆棧中的鏡像為[......., esi,edi,ebp,eip(&1f)]，故popeip將值eip(&1f)設置到eip寄存器中，這樣當iret執行完畢后，CPU將從eip處繼續執行，也就是從1f處繼續執行；
8、 此時已經在new_task的執行環境中了，pop ebp, pop edi, popesi，回到schedule函數中，當返回用戶空間中時，由于new_task用戶空間的eip,ss,esp等均被從new_task的堆棧中彈出到對應寄存器中，從而new_task得以順利執行。

Linux 前后臺進程切換
當你用shell啟動一個程序時，往往他是在前臺工作的。 例如經常用PUTTY連接到遠程服務器執行腳本的時候，如果本地網絡中斷后，這個時候前臺進程就結束了，比較的懊惱，必須重新執行。因此有必要進行前后臺進程的切換。

例如直接在終端里輸入firefox，那么會打開firefox，但當你關閉此終端或者ctrl+c強制終止時，firefox也隨機關閉了。

你可以在執行時后面加一個&，這樣就在后臺工作了。Shell支持作用控制，有以下命令：

（1）. command  &讓進程在后臺運行
（2）. jobs –l 查看后臺運行的進程
（3）. fg %n 讓后臺運行的進程n到前臺來
（4）. bg %n 讓進程n到后臺去;
PS："n"為jobs查看到的進程編號。

1、執行命令&切換至后臺
在Linux終端運行命令的時候，在命令末尾加上&符號，就可以讓程序在后臺運行

代碼如下:

root@Ubuntu$ ./tcpserv01&

2、切換正在運行的程序到后臺
如果程序正在前臺運行，可以使用Ctrl+z 選項把程序暫停，然后用 bg %[number]命令把這個程序放到后臺運行，這個步驟分為3步，如下：
2.1暫停程序運行CTRL+Z
ctrl + z跟系統任務有關的，ctrl + z可以將一個正在前臺執行的命令放到后臺，并且暫停。

代碼如下:

[Oracle@linuxidc ~]$ sh ins.sh
[1]+Stopped                ins.sh

2.2查看暫停的程序
察看jobs使用jobs或ps命令可以察看正在執行的jobs。

代碼如下:

[oracle@linuxidc ~]$ jobs -l
[1]+  4524Stopped            ins.sh

jobs命令執行的結果，+表示是一個當前的作業，減號表是是當前作業之后的一個作業。
jobs -l選項可顯示所有任務的PID，jobs的狀態可以是running， stopped，Terminated
2.3切換程序至后臺
bg將一個在后臺暫停的命令，變成繼續執行如果后臺中有多個命令，可以用bg %jobnumber將選中的命令調出.

代碼如下:

[oracle@linuxidc ~]$ bg %1
[oracle@linuxidc ~]$ jobs -l
[1]+  4524Running          ins.sh

2.4切換程序至前臺
也可以用 fg %[number]指令把一個程序掉到前臺運行

代碼如下:

[oracle@linuxidc ~]$ fg %1
./tcpserv01

2.5終止后臺程序
也可以直接終止后臺運行的程序，使用 kill 命令

代碼如下:

[oracle@linuxidc ~]$ kill %1

但是如果任務被終止了(kill)，shell 從當前的shell環境已知的列表中刪除任務的進程標識;也就是說，jobs命令顯示的是當前shell環境中所起的后臺正在運行或者被掛起的任務信息。

“Linux系統下的進程切換過程”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！