mykernel-调度上下文ebp作用

2023年11月2日 127次阅读 来源: athorn

mykernel开源项目见于github：mykernel

假设有如下任务结构：任务A和任务B：
void a()
{
    ……
};
void b()
{
    ……
    if(当前处于B任务)
        Schedule到A;
    ……
};

void c()
{
    ……
};

任务A 
{
    a();
    Schedule到B;
    b();
    c();
};

任务B
{
    b();
};

首先：一个任务只能有一个上下文环境，即便是反复被调度。

有如下推断：

  • 首先，A运行，然后执行Schedule到B;调度到B，A的运行环境保存（第一次保存A任务上下文），恢复为B的运行环境，B运行。然后调度到A的时候，B的运行环境保存，恢复为之前A的运行环境。

  • A接着上次的位置调用函数b()，此时就是函数嵌套调用了。那么，在A的任务栈保存ebp，esp，返回地址（所有的这些都是函数相关的堆栈指针，是有栈帧结构的，而且和之前的esp并不冲突，因为这些是编译器自动生成的代码，而且是保存到栈里面了。），然后跳转到b()。因为处于任务A中，经过判断，无法调度到A。b()做完该做的事情，栈撤除，返回。
    注意：在这个过程中，由于并没有任务切换，故A任务上下文环境并没有变化。

  • 接着执行c();，会自然地在栈中保存返回地址，形成自己的栈结构，因为会有如下的代码被执行：

pushl %ebp
movl %ebp，%ebp```
- 假如在执行的过程中，不幸时间片到了，被调度到B，A的任务上下文环境保存（**第二次保存A任务上下文**），但是已经被改变了（eip肯定指向了c()中将要执行的某一指令，esp，ebp由于栈帧的形成也变化了）。

- 恢复到B任务执行，B在执行的时候，`b()`会执行调度到A。

- 恢复为A任务上下文环境的时候，此时A中的esp位置由于之前调用`c()`的时候向下（x86栈的增长方式是是满减）移动了几个位置，***那么恢复的时候，无法找到我们之前（第一次A被调度出来，A中eip保存的是`b();`的地址）保存的上下文环境（因为sp，ip均被A中对`c();`的调用破坏掉）。***

***那么看看之前我们在堆栈中又保存了什么呢？***

>实际上，由于我们采用了任务控制块中特殊的变量sp，ip来保存esp，eip，那么实际上任务上下文环境并未保存堆栈中。

***再看看我们恢复的时候又用了堆栈里面的什么？***

>什么也没用到，还是只用到了tcb的特殊变量sp，ip。实际上，在任务切换的时候，堆栈仅仅被我们用来迂回地改变eip，进行函数跳转执行，而这些动作，对esp并无影响。

>这样一来，恢复到任务A的过程是没有问题的。但是要记住的是，恢复到的并不是第一次调度的地方，而是恢复到`c();`中被中断的地方。

- 恢复到A之后，因为`c();`还没有执行完成，所以，要等待`c();`执行完，当`c();`执行完成之后，`c();`用的栈撤除，返回。

- 至此A执行完毕，可见，在任务的栈sp，ip被函数的调用或者其他破坏掉的时候，也不会影响任务的正常执行流程。

*任务会有很多个调度点，但是这很多个调度点是按照时间的先后顺序来的，而且后面的调度点相对于前面的调度点也完成了很多有意义的事情，所以我们只需要恢复到最近的一个任务调度点就可以了，恢复到以前的任务调度点反而是错误的。*

*之所以这样，我是这样理解的，任务保存的esp、eip终归是为任务中的函数服务的，对于任务切换来说，并没有实际的意义—怎么变化都没关系，只要能找到将要执行的指令，并且栈地址无误，而这一点被编译器良好的栈的建立和撤除保证。*

在这个过程中，任务的切换并没有用到ebp，函数调用准确返回，任务也能完好的切换。
所以，个人觉得在任务切换中，并不需要保存和恢复ebp。

###===============UPDATE================
*神逆转来了。。。*

g:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
movl 8(%ebp), %eax
addl $3, %eax
popl %ebp
ret

f:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $4, %esp
movl 8(%ebp), %eax
movl %eax, (%esp)
call g
leave
ret

main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl 《mykernel-调度上下文ebp作用》8, (%esp)
call f
addl $1, %eax
leave
ret


千算万算，没有考虑到上面的这种情况，如果两个任务的入口都是上面的这个函数，如果在上下文切换的时候，不对ebp保存、恢复，那么会有如下分析：
>A任务执行完下面这几句（ebp内为值a），突然被调度到B，B任务也执行完下面这几句（ebp内为值b），然后被调度回A。此时值得注意的是，B任务已经更新了ebp内容，a肯定不等于b。

g:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp

切换回去的时候，因为ebp的值已经错乱掉了，那么在`movl 8(%ebp), %eax`引用参数的时候，肯定会引用错误（可能非法访问不属于自己的内存）。
这种情况，可以自己写代码模拟下。
>总结下来，ebp的保存还是有必要的，只不过自己的理解不够深入，随着自己慢慢的挖掘，可能会发现，会有更多没想到的地方。

***--update于2017/3/8 22:45***
    原文作者：athorn
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/a2b7149a3603
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