Linux高性能網絡:協程系列06-協程實現之切換
- Linux高性能網絡:協程系列01-前言
- Linux高性能網絡:協程系列02-協程的起源
- Linux高性能網絡:協程系列03-協程的案例
- Linux高性能網絡:協程系列04-協程實現之工作原理
- Linux高性能網絡:協程系列05-協程實現之原語操作
- Linux高性能網絡:協程系列06-協程實現之切換
- Linux高性能網絡:協程系列07-協程實現之定義
- Linux高性能網絡:協程系列08-協程實現之調度器
- Linux高性能網絡:協程系列09-協程性能測試
- [Linux高性能網絡:協程系列10 待續]()
6.協程實現之切換
問題:協程的上下文如何切換?切換代碼如何實現?
首先來回顧一下x86_64寄存器的相關知識。x86_64 的寄存器有16個64位寄存器,分別是:%rax, %rbx, %rcx, %esi, %edi, %rbp, %rsp, %r8, %r9, %r10, %r11, %r12,
%rax 作為函數返回值使用的。
%rsp 棧指針寄存器,指向棧頂
%rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9 用作函數參數,依次對應第1參數,第2參數。。。
%rbx, %rbp, %r12, %r13, %r14, %r15 用作數據存儲,遵循調用者使用規則,換句話說,就是隨便用。調用子函數之前要備份它,以防它被修改
%r10, %r11 用作數據存儲,就是使用前要先保存原值。
上下文切換,就是將CPU的寄存器暫時保存,再將即將運行的協程的上下文寄存器,分別mov到相對應的寄存器上。此時上下文完成切換。如下圖所示:
切換_switch函數定義:
int _switch(nty_cpu_ctx new_ctx, nty_cpu_ctx cur_ctx);
參數1:即將運行協程的上下文,寄存器列表
參數2:正在運行協程的上下文,寄存器列表
我們nty_cpu_ctx結構體的定義,為了兼容x86,結構體項命令采用的是x86的寄存器名字命名。
typedef struct _nty_cpu_ctx { void *esp; // void *ebp; void *eip; void *edi; void *esi; void *ebx; void *r1; void *r2; void *r3; void *r4; void *r5; } nty_cpu_ctx;
_switch返回後,執行即將運行協程的上下文。是實現上下文的切換
0: __asm__ (
1: " .text \n"
2: " .p2align 4,,15 \n"
3: ".globl _switch \n"
4: ".globl __switch \n"
5: "_switch: \n"
6: "__switch: \n"
7: " movq %rsp, 0(%rsi) # save stack_pointer \n"
8: " movq %rbp, 8(%rsi) # save frame_pointer \n"
9: " movq (%rsp), %rax # save insn_pointer \n"
10: " movq %rax, 16(%rsi) \n"
11: " movq %rbx, 24(%rsi) # save rbx,r12-r15 \n"
12: " movq %r12, 32(%rsi) \n"
13: " movq %r13, 40(%rsi) \n"
14: " movq %r14, 48(%rsi) \n"
15: " movq %r15, 56(%rsi) \n"
16: " movq 56(%rdi), %r15 \n"
17: " movq 48(%rdi), %r14 \n"
18: " movq 40(%rdi), %r13 # restore rbx,r12-r15 \n"
19: " movq 32(%rdi), %r12 \n"
20: " movq 24(%rdi), %rbx \n"
21: " movq 8(%rdi), %rbp # restore frame_pointer \n"
22: " movq 0(%rdi), %rsp # restore stack_pointer \n"
23: " movq 16(%rdi), %rax # restore insn_pointer \n"
24: " movq %rax, (%rsp) \n"
25: " ret \n"
26: );
按照x86_64的寄存器定義,%rdi保存第一個參數的值,即new_ctx的值,%rsi保存第二個參數的值,即保存cur_ctx的值。X86_64每個寄存器是64bit,8byte。
Movq %rsp, 0(%rsi) 保存在棧指針到cur_ctx實例的rsp項
Movq %rbp, 8(%rsi)
Movq (%rsp), %rax #將棧頂地址裏面的值存儲到rax寄存器中。Ret後出棧,執行棧頂
Movq %rbp, 8(%rsi) #後續的指令都是用來保存CPU的寄存器到new_ctx的每一項中
Movq 8(%rdi), %rbp #將new_ctx的值
Movq 16(%rdi), %rax #將指令指針rip的值存儲到rax中
Movq %rax, (%rsp) # 將存儲的rip值的rax寄存器賦值給棧指針的地址的值。
Ret # 出棧,回到棧指針,執行rip指向的指令。
上下文環境的切換完成。
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