Περιγράψτε τις ενέργειες του Kernel για εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών νημάτων σε επίπεδο πυρήνα που ανήκουν στην ίδια διεργασία;

Για εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών νημάτων σε επίπεδο πυρήνα που ανήκουν στην ίδια διεργασία, ο πυρήνας Linux εκτελεί έναν διακόπτη διεργασίας, επίσης γνωστό ως διακόπτης περιβάλλοντος. Ακολουθεί μια γενική επισκόπηση των βημάτων που εμπλέκονται:

1. Αποθήκευση του περιβάλλοντος του τρέχοντος νήματος:

- Ο πυρήνας αποθηκεύει πρώτα το περιβάλλον του τρέχοντος νήματος. Αυτό περιλαμβάνει την αποθήκευση των καταχωρητών του νήματος, των πληροφοριών διαχείρισης μνήμης και οποιωνδήποτε άλλων σχετικών πληροφοριών κατάστασης.

2. Επιλέξτε το επόμενο νήμα:

- Με βάση τον αλγόριθμο προγραμματισμού, ο πυρήνας επιλέγει το επόμενο νήμα που πρέπει να τρέξει. Αυτή η απόφαση λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως η προτεραιότητα διεργασίας και η εξισορρόπηση του φορτίου της CPU.

3. Φορτώστε το πλαίσιο του νέου νήματος:

- Ο πυρήνας φορτώνει το περιβάλλον του επιλεγμένου νήματος. Αυτό περιλαμβάνει την επαναφορά των αποθηκευμένων καταχωρητών, των πληροφοριών διαχείρισης μνήμης και άλλων πληροφοριών κατάστασης.

4. Ενημέρωση του περιβάλλοντος υλικού:

- Ο πυρήνας ενημερώνει το περιβάλλον του υλικού ώστε να ταιριάζει με αυτό του νέου νήματος. Αυτό περιλαμβάνει την ενημέρωση του μετρητή προγράμματος (PC) για να δείχνει την αρχή του κώδικα του νήματος και τη διασφάλιση ότι τα κατάλληλα τμήματα μνήμης έχουν φορτωθεί στην CPU.

5. Συνέχιση εκτέλεσης:

- Ο πυρήνας συνεχίζει την εκτέλεση του νέου νήματος, ξεκινώντας από το σημείο όπου είχε προηγουμένως διακοπεί ή διακοπεί.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι διακόπτες διεργασίας μπορούν επίσης να προκύψουν όταν ένα νήμα αποδίδει οικειοθελώς τη CPU σε άλλο νήμα ή όταν μια κλήση συστήματος ή άλλο συμβάν ενεργοποιεί μια μετάβαση σε επίπεδο πυρήνα.

Ο πυρήνας διατηρεί διάφορες δομές δεδομένων, όπως ο πίνακας διεργασιών και ο προγραμματιστής, για να διαχειρίζεται και να προγραμματίζει αποτελεσματικά τα νήματα σε επίπεδο πυρήνα και να διασφαλίζει ότι εκτελούνται με δίκαιο και αποτελεσματικό τρόπο.