目錄

• Linux高效能網路：協程系列01-前言
• Linux高效能網路：協程系列02-協程的起源
• Linux高效能網路：協程系列03-協程的案例
• Linux高效能網路：協程系列04-協程實現之工作原理
• Linux高效能網路：協程系列05-協程實現之原語操作
• Linux高效能網路：協程系列06-協程實現之切換
• Linux高效能網路：協程系列07-協程實現之定義
• Linux高效能網路：協程系列08-協程實現之排程器
• Linux高效能網路：協程系列09-協程效能測試
• [Linux高效能網路：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？切換程式碼如何實現？

  首先來回顧一下x86_64暫存器的相關知識。x86_64 的暫存器有16個64位暫存器，分別是：%rax, %rbx, %rcx, %esi, %edi, %rbp, %rsp, %r8, %r9, %r10, %r11, %r12,
  %r13, %r14, %r15。
  %rax 作為函式返回值使用的。
  %rsp 棧指標暫存器，指向棧頂
  %rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9 用作函式引數，依次對應第1引數，第2引數。。。
  %rbx, %rbp, %r12, %r13, %r14, %r15 用作資料儲存，遵循呼叫者使用規則，換句話說，就是隨便用。呼叫子函式之前要備份它，以防它被修改
  %r10, %r11 用作資料儲存，就是使用前要先儲存原值。

  上下文切換，就是將CPU的暫存器暫時儲存，再將即將執行的協程的上下文暫存器，分別mov到相對應的暫存器上。此時上下文完成切換。如下圖所示：
  切換_switch函式定義：
  int _switch(nty_cpu_ctx new_ctx, nty_cpu_ctx cur_ctx);
  引數1：即將執行協程的上下文，暫存器列表
  引數2：正在執行協程的上下文，暫存器列表
  我們nty_cpu_ctx結構體的定義，為了相容x86，結構體項命令採用的是x86的暫存器名字命名。

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，執行即將執行協程的上下文。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的暫存器定義，%rdi儲存第一個引數的值，即new_ctx的值，%rsi儲存第二個引數的值，即儲存cur_ctx的值。X86_64每個暫存器是64bit，8byte。
  Movq %rsp, 0(%rsi) 儲存在棧指標到cur_ctx例項的rsp項
  Movq %rbp, 8(%rsi)
  Movq (%rsp), %rax #將棧頂地址裡面的值儲存到rax暫存器中。Ret後出棧，執行棧頂
  Movq %rbp, 8(%rsi) #後續的指令都是用來儲存CPU的暫存器到new_ctx的每一項中
  Movq 8(%rdi), %rbp #將new_ctx的值
  Movq 16(%rdi), %rax #將指令指標rip的值儲存到rax中
  Movq %rax, (%rsp) # 將儲存的rip值的rax暫存器賦值給棧指標的地址的值。
  Ret # 出棧，回到棧指標，執行rip指向的指令。
  上下文環境的切換完成。

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