Linux 内核调度程序代码中 context_switch() 中的上一个任务的解释

Question

我正在尝试了解 Linux 内核（特别是 x86）中上下文切换的实现，为此我有几个问题。

1. 为什么

   switch_to()

   宏的定义和调用如下所示？

2. 下面注释中位置 (1) 中

   prev

   的值是否与位置 (2) 中的值相同，或者作为

   switch_to()

   一部分的堆栈切换是否会改变它？如果

   prev

   和

   next

   存储在寄存器

   rsi

   和

   rdx

   中，而它们似乎没有保存在

   __switch_to_asm()

   中，我会假设

   prev

   在位置 (1) 和 (2) 中是相同的），但考虑到宏的定义，也许情况并非如此？

#define switch_to(prev, next, last)                 \
do {                                    \
    ((last) = __switch_to_asm((prev), (next)));         \
} while (0)

从 Linux 内核 v5.8.6 开始：

static __always_inline struct rq *
context_switch(struct rq *rq, struct task_struct *prev,
           struct task_struct *next, struct rq_flags *rf)
{
    prepare_task_switch(rq, prev, next);

    /*
     * For paravirt, this is coupled with an exit in switch_to to
     * combine the page table reload and the switch backend into
     * one hypercall.
     */
    arch_start_context_switch(prev);

    /*
     * kernel -> kernel   lazy + transfer active
     *   user -> kernel   lazy + mmgrab() active
     *
     * kernel ->   user   switch + mmdrop() active
     *   user ->   user   switch
     */
    if (!next->mm) {                                // to kernel
        enter_lazy_tlb(prev->active_mm, next);

        next->active_mm = prev->active_mm;
        if (prev->mm)                           // from user
            mmgrab(prev->active_mm);
        else
            prev->active_mm = NULL;
    } else {                                        // to user
        membarrier_switch_mm(rq, prev->active_mm, next->mm);
        /*
         * sys_membarrier() requires an smp_mb() between setting
         * rq->curr / membarrier_switch_mm() and returning to userspace.
         *
         * The below provides this either through switch_mm(), or in
         * case 'prev->active_mm == next->mm' through
         * finish_task_switch()'s mmdrop().
         */
        switch_mm_irqs_off(prev->active_mm, next->mm, next);

        if (!prev->mm) {                        // from kernel
            /* will mmdrop() in finish_task_switch(). */
            rq->prev_mm = prev->active_mm;
            prev->active_mm = NULL;
        }
    }

    rq->clock_update_flags &= ~(RQCF_ACT_SKIP|RQCF_REQ_SKIP);

    prepare_lock_switch(rq, next, rf);

// LOCATION (1) 

    /* Here we just switch the register state and the stack. */
    switch_to(prev, next, prev);

// LOCATION (2) 

    barrier();

    return finish_task_switch(prev);
}

Answer 1

为什么

switch_to()

宏的定义和调用如下所示（下面引用）？

我只能假设此功能是作为宏实现的，因为它依赖于架构，并且可能需要的不仅仅是简单的函数调用（就像您在 x86 中看到的那样）。这是特定于 arch 的代码的常见模式。您可以在here查看宏的不同实现。

下面注释中位置 (1) 中

prev

的值与位置 (2) 中的值相同，还是作为

switch_to()

一部分的堆栈切换会更改它？

堆栈开关并不重要。

prev

的值既不会从堆栈中取出，也不会保存到堆栈中。

prev

的新值将只是

__switch_to_asm()

的返回值，即

__switch_to()

的返回值（因为前者对后者执行尾部调用）。由于

__switch_to()

按原样返回传递的

prev

（参见代码），因此最终结果是

prev

值保持不变。

这是有道理的，你不希望通过

prev

切换上下文后

switch_to()

的值发生变化。如果您使用

prev=A next=B

进行安排，并且之前

B

被

prev=B next=C

切换掉，那么您希望

B

使用

prev=A

恢复，而不是 prev=B

！