Um zwischen verschiedenen Threads auf Kernelebene zu wechseln, die zum selben Prozess gehören, führt der Linux-Kernel einen Prozesswechsel durch, der auch als Kontextwechsel bezeichnet wird. Hier ist eine allgemeine Übersicht über die erforderlichen Schritte:
1. Speichern Sie den Kontext des aktuellen Threads:
- Der Kernel speichert zunächst den Kontext des aktuell laufenden Threads. Dazu gehört das Speichern der Thread-Register, Speicherverwaltungsinformationen und aller anderen relevanten Statusinformationen.
2. Wählen Sie den nächsten Thread aus:
– Basierend auf dem Planungsalgorithmus wählt der Kernel den nächsten Thread aus, der ausgeführt werden soll. Bei dieser Entscheidung werden Faktoren wie Prozesspriorität und CPU-Lastausgleich berücksichtigt.
3. Laden Sie den Kontext des neuen Threads:
– Der Kernel lädt den Kontext des ausgewählten Threads. Dies beinhaltet die Wiederherstellung der gespeicherten Register, Speicherverwaltungsinformationen und anderer Statusinformationen.
4. Hardwarekontext aktualisieren:
– Der Kernel aktualisiert den Hardwarekontext so, dass er mit dem des neuen Threads übereinstimmt. Dazu gehört die Aktualisierung des Programmzählers (PC), sodass er auf den Anfang des Thread-Codes zeigt, und die Sicherstellung, dass die entsprechenden Speichersegmente in die CPU geladen werden.
5. Ausführung fortsetzen:
– Der Kernel setzt die Ausführung des neuen Threads fort, beginnend an der Stelle, an der er zuvor angehalten oder unterbrochen wurde.
Es ist wichtig zu beachten, dass Prozesswechsel auch auftreten können, wenn ein Thread die CPU freiwillig einem anderen Thread überlässt oder wenn ein Systemaufruf oder ein anderes Ereignis einen Übergang auf Kernelebene auslöst.
Der Kernel verwaltet verschiedene Datenstrukturen wie die Prozesstabelle und den Scheduler, um Threads auf Kernelebene effizient zu verwalten und zu planen und sicherzustellen, dass sie fair und effizient ausgeführt werden.
