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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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
Linux是一种基于Unix的操作系统，旨在提供稳定、高效、安全的环境。在Linux下，每个正在运行的程序都是一个进程。进程是计算机系统中最为重要的一种资源，也是操作系统管理的最基本单元。因此，了解Linux进程的管理与监测，对于保证系统稳定运行和提高系统性能具有非常重要的意义。
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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。
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。
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
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）。
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。
Socket，原意插座、插口。写软件程序时，可以想象成一根网线，一头插在客户端，一头插在服务端，然后进行通信。所以通信前，双方都要建立一个Socket。
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：
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。
在日常使用Linux命令时候，经常使用重定向或者管道的方式处理命令的结果。以前对这两个命令的使用场景存在一些困惑，所以本文对这两个命令进行详细的总结。
linux都有相应开源工具实时采集网络连接、进程等信息其中网络连接一般包括最基本的五元组信息(源地址、目标地址、源端口、目标端口、协议号)再加上所属进程信息pid, exe, cmdline)等。其中这两项数据大多可直接读取linux /proc目录下的网络状态连接文件/proc/net/tcp、/proc/net/udp), 进程状态目录(/proc/pid/xx) 。
本文研究的主要是Linux进程函数fork(),vfork(),execX()的相关内容，具体介绍如下。
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。
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：
进程就是一个程序运行起来的状态，线程是一个进程中的不同的执行路径。 进程是OS分配资源的基本单位，线程是执行调度的基本单位。分配资源最重要的是：独立的内存空间，线程调度执行（线程共享进程的内存空间，没有自己独立的内存空间）
经过一系列的文章，我们通过汇编语言，体验了保护模式下分段、分页、特权级跳转、中断、异常等机制。 那么，事到如今，你是否已经深谙保护模式的设计之道了呢？究竟什么是保护模式，保护模式又在“保护”什么呢？他为了什么诞生，又和实模式有什么区别呢？ 本文我们就来详细总结一下。
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
虽然我们在区分Linux进程类别, 但是我还是想说Linux下只有一种类型的进程，那就是task_struct，当然我也想说linux其实也没有线程的概念, 只是将那些与其他进程共享资源的进程称之为线程。
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。
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。
下面从逻辑上完整走一遍中断处理过程(结合中断上下文的切换，以定时器中断为例，假设从用户态进入中断)：
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
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。
二进制：00000000 1100 1111 1 11 1 0011 00000000
exit是c语言的库函数，他最终调用_exit。在此之前，先清洗标准输出的缓存，调用用atexit注册的函数等, 在c语言的main函数中调用return就等价于调用exit。
2、嵌入式硬件系统的结构 （1）嵌入式处理器+外围硬件 （2）常见的外围硬件：电源、时钟、内存、I/O、通信、调试； 3、嵌入式处理器 （1）ARM、S3C6410、STM32单片机、华为海思、高通骁龙等 （2）Intel /AMD 都不是嵌入式处理器 4、嵌入式操作系统 功能： 种类：嵌入式linux；WinCE；Vxworks；μC/OS-II；Android；IOS。注意：linux不是嵌入式操作系统；MAC OS WINDOWS XP/7/8/10都不是
每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。
---- 保护模式 什么实模式和保护模式 这是CPU的两种工作模式，解析指令的方式不同。 在实模式下，16位寄存器需要通过段:偏移的方法才能达到1MB的寻址能力。 物理地址 = 段值 x 16 + 偏移 此时段值还可以看成地址的一部分，段值为XXXXh表示以XXXX0h开始的一段内存。 在保护模式下，CPU有着巨大的寻址能力，并为操作系统提供了虚拟内存和内存保护。 虽然物理地址的仍然用上面的公式表示，但此时“段”的概念发生了变化，它变成了一个索引，指向一个数据结构的一个表项，表项中详细定义了段的
kvm 驱动，现在已经是linux kernel的一个模块了。其主要负责虚拟机的创建，虚拟内存的分配，VCPU寄存器的读写以及VCPU的运行。
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
该文介绍了Linux系统编程中进程地址空间的基本概念和详细说明。包括分段机制、虚拟地址、分页机制、环境变量、命令行参数、栈、共享库和mmap内存映射区等。
进程通信： 每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。
进程是Unix操作系统最基本的抽象之一。一个进程就是处于执行期的程序(目标码存放在某种存储介质上)。但进程并不仅仅局限于一段可执行程序代码(Unix称其为代码段(textsection))。通常进程还要包含其他资源，像用来存放全局变量的数据段(text section)、打开的文件、挂起的信号等，当然还包含地址空间及一个 或几个执行线程(threads of execution)。
程序是指储存在外部存储(如硬盘)的一个可执行文件, 而进程是指处于执行期间的程序, 进程包括 代码段(text section) 和 数据段(data section), 除了代码段和数据段外, 进程一般还包含打开的文件, 要处理的信号和CPU上下文等等.
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