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问题:协程的上下文如何切换?切换代码如何实现?
首先来回顾一下x86_64寄存器的相关知识。x86_64 的寄存器有16个64位寄存器,分别是:%rax, %rbx, %rcx, %esi, %edi, %rbp, %rsp, %r8, %r9, %r10, %r11, %r12, %r13, %r14, %r15。 %rax 作为函数返回值使用的。 %rsp 栈指针寄存器,指向栈顶 %rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9 用作函数参数,依次对应第1参数,第2参数。。。 %rbx, %rbp, %r12, %r13, %r14, %r15 用作数据存储,遵循调用者使用规则,换句话说,就是随便用。调用子函数之前要备份它,以防它被修改 %r10, %r11 用作数据存储,就是使用前要先保存原值。 上下文切换,就是将CPU的寄存器暂时保存,再将即将运行的协程的上下文寄存器,分别mov到相对应的寄存器上。此时上下文完成切换。如下图所示:
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返回后,执行即将运行协程的上下文。是实现上下文的切换
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的寄存器定义,%rdi保存第一个参数的值,即new_ctx的值,%rsi保存第二个参数的值,即保存cur_ctx的值。X86_64每个寄存器是64bit,8byte。
Movq %rsp, 0(%rsi) 保存在栈指针到cur_ctx实例的rsp项 Movq %rbp, 8(%rsi) Movq (%rsp), %rax #将栈顶地址里面的值存储到rax寄存器中。Ret后出栈,执行栈顶 Movq %rbp, 8(%rsi) #后续的指令都是用来保存CPU的寄存器到new_ctx的每一项中 Movq 8(%rdi), %rbp #将new_ctx的值 Movq 16(%rdi), %rax #将指令指针rip的值存储到rax中 Movq %rax, (%rsp) # 将存储的rip值的rax寄存器赋值给栈指针的地址的值。 Ret # 出栈,回到栈指针,执行rip指向的指令。 上下文环境的切换完成。email:
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