线程切换之内核E_thead浅析

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E_Thread

K_THREAD

• 线程结构体

结构体
{
	线程名称
	线程状态

	堆栈起始地址
	线程堆栈界限 （终止地址）
	线程当前位置 ESP
	
	线程函数参数
	线程函数地址
}


线程结构体数组

0 --- 当前线程 ，main

1 --- 创建的新线程

• 线程状态不同存储

  正在运行线程 --- kpcr
  
  等待线程 --- 等待链表
  
  就绪/调度线程 --- 32个链表

线程的生命周期

• 创建 — 初始化线程变量

  1，结构体初始化赋值
  
  
  2，执行体，函数，参数，赋值
  
  
  
  7, kernelStack 栈顶 赋值，esp 赋值。
  kernelStack = 入栈对象 （1-6）

• 创建堆栈

  创建堆栈，申请堆栈 stackpage , 0x80000 大小，
  
  4，堆栈初始化，起始地址、
  
  5，设定堆栈边界值（终止地址）

• 寄存器入栈

  6， 入栈  

---

线程切换 SwapContext

• 线程不是被动切换，而是主动切换。 意思是，无论是时间片到了的被动切换，还是线程IO阻塞主动出让执行权，都需要当前线程调用切换线程函数.
• 线程没有使用TSS保存寄存器，而是使用堆栈.
• 线程切换过程就是堆栈切换过程.
• 在线程切换过程中，会判断2个线程是否属于同一个进程，如果不是，就切换cr3页面，也就是进程空间也切换了.

​

• TheadSwap

  参数 ： 1，当前线程(esp)地址， 2，将要被切换线程(edi)地址
  
  步骤： 
  	1，保存当前线的栈顶，上图的push操作.
  	2，将当前线程（esp）地址，存储到KernelStack中 ---  mov [esi kernelStack] ,esp
  	3，将内核中 将要被切换edi线程 的地址，交换到当前位置 ---  mov esp, [edi kernelStack]

• 主动切换

  

  取出当前CPU kpcr正在执行的线程放到edi中

线程中断

• 时钟中断

  

  • 线程中断条件

    1.时间片到期
    2，备用线程（KPCR.PrcbData.nextThread）
    3，主动调用切换切换线程函数，KiswapThread

  • CPU时间片

    1，KPROCESS.ThreadQuantum 值是当前进程设置的时间片值
    2，_KTHREAD.ThreadQuantum 会读取 KPROCESS.ThreadQuantum的值，在线程初始化的时候
    
    在win32里面初始为6,每次中断会调用KeupdateRuntime函数会将当前线程_KTHREAD.ThreadQuantum - 3，如果减到0，则将
    KPCR.PrcbData.QuantumEnd 位 置为 非0，表示当前线程时间片到期.

• Tss

  • 内核堆栈

    initStack 栈底
    kernelStack 栈顶
    stackLimte 边界
    
    TSS.esp0得到当前线程0环堆栈，线程在切换的时候保证0环线程堆栈的唯一和有序性.

• 异常中断

  INT N， 页面异常

• 如何永久占用CPU?

  满足 不调用API , 并且不会出现异常，并调用cli指令，屏蔽时间中断，CPU就会忽略时钟片中断.

线程优先级

• 线程调度链表

  32个线程调度双向链表。
  KiFindReadyThread 查找方式： 先找 31 ... 30 .. 29, 优先查找高级别的。
  32位:
  0 1 0 1 0 0 0 0 ... 0 ， 31位上为1，证明当前有优先级的线程需要处理。
  当调度链表中没有任何需要调度执行的任务时，cpu会执行idelThread.