Windows进程调度相关

 结构体所在环境：

　　Windows XP Version 2600 (Service Pack 3) UP Free x86 compatible

EPROCESS：

ntdll!_EPROCESS
   +0x000 Pcb              : _KPROCESS
   +0x06c ProcessLock      : _EX_PUSH_LOCK
   +0x070 CreateTime       : _LARGE_INTEGER
   +0x078 ExitTime         : _LARGE_INTEGER
   +0x080 RundownProtect   : _EX_RUNDOWN_REF
   +0x084 UniqueProcessId  : Ptr32 Void
   +0x088 ActiveProcessLinks : _LIST_ENTRY
   +0x090 QuotaUsage       : [3] Uint4B
   +0x09c QuotaPeak        : [3] Uint4B
   +0x0a8 CommitCharge     : Uint4B
   +0x0ac PeakVirtualSize  : Uint4B
   +0x0b0 VirtualSize      : Uint4B
   +0x0b4 SessionProcessLinks : _LIST_ENTRY
   +0x0bc DebugPort        : Ptr32 Void
   +0x0c0 ExceptionPort    : Ptr32 Void
   +0x0c4 ObjectTable      : Ptr32 _HANDLE_TABLE
   +0x0c8 Token            : _EX_FAST_REF
   +0x0cc WorkingSetLock   : _FAST_MUTEX
   +0x0ec WorkingSetPage   : Uint4B
   +0x0f0 AddressCreationLock : _FAST_MUTEX
   +0x110 HyperSpaceLock   : Uint4B
   +0x114 ForkInProgress   : Ptr32 _ETHREAD
   +0x118 HardwareTrigger  : Uint4B
   +0x11c VadRoot          : Ptr32 Void
   +0x120 VadHint          : Ptr32 Void
   +0x124 CloneRoot        : Ptr32 Void
   +0x128 NumberOfPrivatePages : Uint4B
   +0x12c NumberOfLockedPages : Uint4B
   +0x130 Win32Process     : Ptr32 Void
   +0x134 Job              : Ptr32 _EJOB
   +0x138 SectionObject    : Ptr32 Void
   +0x13c SectionBaseAddress : Ptr32 Void
   +0x140 QuotaBlock       : Ptr32 _EPROCESS_QUOTA_BLOCK
   +0x144 WorkingSetWatch  : Ptr32 _PAGEFAULT_HISTORY
   +0x148 Win32WindowStation : Ptr32 Void
   +0x14c InheritedFromUniqueProcessId : Ptr32 Void
   +0x150 LdtInformation   : Ptr32 Void
   +0x154 VadFreeHint      : Ptr32 Void
   +0x158 VdmObjects       : Ptr32 Void
   +0x15c DeviceMap        : Ptr32 Void
   +0x160 PhysicalVadList  : _LIST_ENTRY
   +0x168 PageDirectoryPte : _HARDWARE_PTE_X86
   +0x168 Filler           : Uint8B
   +0x170 Session          : Ptr32 Void
   +0x174 ImageFileName    : [16] UChar
   +0x184 JobLinks         : _LIST_ENTRY
   +0x18c LockedPagesList  : Ptr32 Void
   +0x190 ThreadListHead   : _LIST_ENTRY
   +0x198 SecurityPort     : Ptr32 Void
   +0x19c PaeTop           : Ptr32 Void
   +0x1a0 ActiveThreads    : Uint4B
   +0x1a4 GrantedAccess    : Uint4B
   +0x1a8 DefaultHardErrorProcessing : Uint4B
   +0x1ac LastThreadExitStatus : Int4B
   +0x1b0 Peb              : Ptr32 _PEB
   +0x1b4 PrefetchTrace    : _EX_FAST_REF
   +0x1b8 ReadOperationCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1c0 WriteOperationCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1c8 OtherOperationCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1d0 ReadTransferCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1d8 WriteTransferCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1e0 OtherTransferCount : _LARGE_INTEGER
   +0x1e8 CommitChargeLimit : Uint4B
   +0x1ec CommitChargePeak : Uint4B
   +0x1f0 AweInfo          : Ptr32 Void
   +0x1f4 SeAuditProcessCreationInfo : _SE_AUDIT_PROCESS_CREATION_INFO
   +0x1f8 Vm               : _MMSUPPORT
   +0x238 LastFaultCount   : Uint4B
   +0x23c ModifiedPageCount : Uint4B
   +0x240 NumberOfVads     : Uint4B
   +0x244 JobStatus        : Uint4B
   +0x248 Flags            : Uint4B
   +0x248 CreateReported   : Pos 0, 1 Bit
   +0x248 NoDebugInherit   : Pos 1, 1 Bit
   +0x248 ProcessExiting   : Pos 2, 1 Bit
   +0x248 ProcessDelete    : Pos 3, 1 Bit
   +0x248 Wow64SplitPages  : Pos 4, 1 Bit
   +0x248 VmDeleted        : Pos 5, 1 Bit
   +0x248 OutswapEnabled   : Pos 6, 1 Bit
   +0x248 Outswapped       : Pos 7, 1 Bit
   +0x248 ForkFailed       : Pos 8, 1 Bit
   +0x248 HasPhysicalVad   : Pos 9, 1 Bit
   +0x248 AddressSpaceInitialized : Pos 10, 2 Bits
   +0x248 SetTimerResolution : Pos 12, 1 Bit
   +0x248 BreakOnTermination : Pos 13, 1 Bit
   +0x248 SessionCreationUnderway : Pos 14, 1 Bit
   +0x248 WriteWatch       : Pos 15, 1 Bit
   +0x248 ProcessInSession : Pos 16, 1 Bit
   +0x248 OverrideAddressSpace : Pos 17, 1 Bit
   +0x248 HasAddressSpace  : Pos 18, 1 Bit
   +0x248 LaunchPrefetched : Pos 19, 1 Bit
   +0x248 InjectInpageErrors : Pos 20, 1 Bit
   +0x248 VmTopDown        : Pos 21, 1 Bit
   +0x248 Unused3          : Pos 22, 1 Bit
   +0x248 Unused4          : Pos 23, 1 Bit
   +0x248 VdmAllowed       : Pos 24, 1 Bit
   +0x248 Unused           : Pos 25, 5 Bits
   +0x248 Unused1          : Pos 30, 1 Bit
   +0x248 Unused2          : Pos 31, 1 Bit
   +0x24c ExitStatus       : Int4B
   +0x250 NextPageColor    : Uint2B
   +0x252 SubSystemMinorVersion : UChar
   +0x253 SubSystemMajorVersion : UChar
   +0x252 SubSystemVersion : Uint2B
   +0x254 PriorityClass    : UChar
   +0x255 WorkingSetAcquiredUnsafe : UChar
   +0x258 Cookie           : Uint4B

KPROCESS：

ntdll!_KPROCESS
   +0x000 Header           : _DISPATCHER_HEADER
   +0x010 ProfileListHead  : _LIST_ENTRY
   +0x018 DirectoryTableBase : [2] Uint4B
   +0x020 LdtDescriptor    : _KGDTENTRY
   +0x028 Int21Descriptor  : _KIDTENTRY
   +0x030 IopmOffset       : Uint2B
   +0x032 Iopl             : UChar
   +0x033 Unused           : UChar
   +0x034 ActiveProcessors : Uint4B
   +0x038 KernelTime       : Uint4B
   +0x03c UserTime         : Uint4B
   +0x040 ReadyListHead    : _LIST_ENTRY
   +0x048 SwapListEntry    : _SINGLE_LIST_ENTRY
   +0x04c VdmTrapcHandler  : Ptr32 Void
   +0x050 ThreadListHead   : _LIST_ENTRY
   +0x058 ProcessLock      : Uint4B
   +0x05c Affinity         : Uint4B
   +0x060 StackCount       : Uint2B
   +0x062 BasePriority     : Char
   +0x063 ThreadQuantum    : Char
   +0x064 AutoAlignment    : UChar
   +0x065 State            : UChar
   +0x066 ThreadSeed       : UChar
   +0x067 DisableBoost     : UChar
   +0x068 PowerState       : UChar
   +0x069 DisableQuantum   : UChar
   +0x06a IdealNode        : UChar
   +0x06b Flags            : _KEXECUTE_OPTIONS
   +0x06b ExecuteOptions   : UChar

ETHREAD：

ntdll!_ETHREAD
   +0x000 Tcb              : _KTHREAD
   +0x1c0 CreateTime       : _LARGE_INTEGER
   +0x1c0 NestedFaultCount : Pos 0, 2 Bits
   +0x1c0 ApcNeeded        : Pos 2, 1 Bit
   +0x1c8 ExitTime         : _LARGE_INTEGER
   +0x1c8 LpcReplyChain    : _LIST_ENTRY
   +0x1c8 KeyedWaitChain   : _LIST_ENTRY
   +0x1d0 ExitStatus       : Int4B
   +0x1d0 OfsChain         : Ptr32 Void
   +0x1d4 PostBlockList    : _LIST_ENTRY
   +0x1dc TerminationPort  : Ptr32 _TERMINATION_PORT
   +0x1dc ReaperLink       : Ptr32 _ETHREAD
   +0x1dc KeyedWaitValue   : Ptr32 Void
   +0x1e0 ActiveTimerListLock : Uint4B
   +0x1e4 ActiveTimerListHead : _LIST_ENTRY
   +0x1ec Cid              : _CLIENT_ID
   +0x1f4 LpcReplySemaphore : _KSEMAPHORE
   +0x1f4 KeyedWaitSemaphore : _KSEMAPHORE
   +0x208 LpcReplyMessage  : Ptr32 Void
   +0x208 LpcWaitingOnPort : Ptr32 Void
   +0x20c ImpersonationInfo : Ptr32 _PS_IMPERSONATION_INFORMATION
   +0x210 IrpList          : _LIST_ENTRY
   +0x218 TopLevelIrp      : Uint4B
   +0x21c DeviceToVerify   : Ptr32 _DEVICE_OBJECT
   +0x220 ThreadsProcess   : Ptr32 _EPROCESS
   +0x224 StartAddress     : Ptr32 Void
   +0x228 Win32StartAddress : Ptr32 Void
   +0x228 LpcReceivedMessageId : Uint4B
   +0x22c ThreadListEntry  : _LIST_ENTRY
   +0x234 RundownProtect   : _EX_RUNDOWN_REF
   +0x238 ThreadLock       : _EX_PUSH_LOCK
   +0x23c LpcReplyMessageId : Uint4B
   +0x240 ReadClusterSize  : Uint4B
   +0x244 GrantedAccess    : Uint4B
   +0x248 CrossThreadFlags : Uint4B
   +0x248 Terminated       : Pos 0, 1 Bit
   +0x248 DeadThread       : Pos 1, 1 Bit
   +0x248 HideFromDebugger : Pos 2, 1 Bit
   +0x248 ActiveImpersonationInfo : Pos 3, 1 Bit
   +0x248 SystemThread     : Pos 4, 1 Bit
   +0x248 HardErrorsAreDisabled : Pos 5, 1 Bit
   +0x248 BreakOnTermination : Pos 6, 1 Bit
   +0x248 SkipCreationMsg  : Pos 7, 1 Bit
   +0x248 SkipTerminationMsg : Pos 8, 1 Bit
   +0x24c SameThreadPassiveFlags : Uint4B
   +0x24c ActiveExWorker   : Pos 0, 1 Bit
   +0x24c ExWorkerCanWaitUser : Pos 1, 1 Bit
   +0x24c MemoryMaker      : Pos 2, 1 Bit
   +0x250 SameThreadApcFlags : Uint4B
   +0x250 LpcReceivedMsgIdValid : Pos 0, 1 Bit
   +0x250 LpcExitThreadCalled : Pos 1, 1 Bit
   +0x250 AddressSpaceOwner : Pos 2, 1 Bit
   +0x254 ForwardClusterOnly : UChar
   +0x255 DisablePageFaultClustering : UChar

KTHREAD：

ntdll!_KTHREAD
   +0x000 Header           : _DISPATCHER_HEADER
   +0x010 MutantListHead   : _LIST_ENTRY
   +0x018 InitialStack     : Ptr32 Void
   +0x01c StackLimit       : Ptr32 Void
   +0x020 Teb              : Ptr32 Void
   +0x024 TlsArray         : Ptr32 Void
   +0x028 KernelStack      : Ptr32 Void
   +0x02c DebugActive      : UChar
   +0x02d State            : UChar
   +0x02e Alerted          : [2] UChar
   +0x030 Iopl             : UChar
   +0x031 NpxState         : UChar
   +0x032 Saturation       : Char
   +0x033 Priority         : Char
   +0x034 ApcState         : _KAPC_STATE
   +0x04c ContextSwitches  : Uint4B
   +0x050 IdleSwapBlock    : UChar
   +0x051 VdmSafe          : UChar
   +0x052 Spare0           : [2] UChar
   +0x054 WaitStatus       : Int4B
   +0x058 WaitIrql         : UChar
   +0x059 WaitMode         : Char
   +0x05a WaitNext         : UChar
   +0x05b WaitReason       : UChar
   +0x05c WaitBlockList    : Ptr32 _KWAIT_BLOCK
   +0x060 WaitListEntry    : _LIST_ENTRY
   +0x060 SwapListEntry    : _SINGLE_LIST_ENTRY
   +0x068 WaitTime         : Uint4B
   +0x06c BasePriority     : Char
   +0x06d DecrementCount   : UChar
   +0x06e PriorityDecrement : Char
   +0x06f Quantum          : Char
   +0x070 WaitBlock        : [4] _KWAIT_BLOCK
   +0x0d0 LegoData         : Ptr32 Void
   +0x0d4 KernelApcDisable : Uint4B
   +0x0d8 UserAffinity     : Uint4B
   +0x0dc SystemAffinityActive : UChar
   +0x0dd PowerState       : UChar
   +0x0de NpxIrql          : UChar
   +0x0df InitialNode      : UChar
   +0x0e0 ServiceTable     : Ptr32 Void
   +0x0e4 Queue            : Ptr32 _KQUEUE
   +0x0e8 ApcQueueLock     : Uint4B
   +0x0f0 Timer            : _KTIMER
   +0x118 QueueListEntry   : _LIST_ENTRY
   +0x120 SoftAffinity     : Uint4B
   +0x124 Affinity         : Uint4B
   +0x128 Preempted        : UChar
   +0x129 ProcessReadyQueue : UChar
   +0x12a KernelStackResident : UChar
   +0x12b NextProcessor    : UChar
   +0x12c CallbackStack    : Ptr32 Void
   +0x130 Win32Thread      : Ptr32 Void
   +0x134 TrapFrame        : Ptr32 _KTRAP_FRAME
   +0x138 ApcStatePointer  : [2] Ptr32 _KAPC_STATE
   +0x140 PreviousMode     : Char
   +0x141 EnableStackSwap  : UChar
   +0x142 LargeStack       : UChar
   +0x143 ResourceIndex    : UChar
   +0x144 KernelTime       : Uint4B
   +0x148 UserTime         : Uint4B
   +0x14c SavedApcState    : _KAPC_STATE
   +0x164 Alertable        : UChar
   +0x165 ApcStateIndex    : UChar
   +0x166 ApcQueueable     : UChar
   +0x167 AutoAlignment    : UChar
   +0x168 StackBase        : Ptr32 Void
   +0x16c SuspendApc       : _KAPC
   +0x19c SuspendSemaphore : _KSEMAPHORE
   +0x1b0 ThreadListEntry  : _LIST_ENTRY
   +0x1b8 FreezeCount      : Char
   +0x1b9 SuspendCount     : Char
   +0x1ba IdealProcessor   : UChar
   +0x1bb DisableBoost     : UChar

线程优先级：

　　Windows 把线程分为32个优先级，

　　优先级分3类：

　　　　1：优先级为0，0页优先级，有且仅有一个线程处于当前优先级，当前优先级给内存管理器来释放分页内存。

　　　　2：优先级1-15，动态调整优先级。

　　　　3：16-31，实时优先级。

　　每个线程都有两个优先级信息，一个优先级叫做基本优先级，这个基本优先级是从当前线程所在进程继承下来的。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　KTHREAD 结构的 BasePriority 成员记录了基本优先级。

　　　　　　　　　　　　　　　　另一个优先级叫做当前优先级，当前优先级是线程在每个时间片里运行时的优先级。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　KTHREAD 结构的 Priority 成员记录了当前优先级。

　　如果当前线程运行在动态优先级中，那么它的当前优先级会以基本优先级为基础，上下有一定的浮动调整，但是无论怎么调整，它的值不会超出1-15这个范围。

与进程调度相关的是 KTHREAD 的名叫 State 的成员，当前成员表示线程当前状态，在WRK中定义成如下，分别有不同的含义

typedef enum _KTHREAD_STATE {
    Initialized,　　　//　　线程已经初始化完成，但是没有加入进程的线程列表
    Ready,　　　　　　//　　线程准备就绪，等待被执行
    Running,　　　　　//　　线程正在运行
    Standby,　　　　　//　　线程处于备用状态，被选中，作为某处理器上下一个要被执行的线程
    Terminated,　　　//　　线程已经结束，正在回收资源
    Waiting,　　　　　//　　线程处于等待状态，等待某个条件
    Transition,　　　//　　处于转移状态的线程已经准备好了
    DeferredReady,　//　　处于延迟就绪状态的线程已经准备好了，它与就绪的区别是没有选择处理器
    GateWait　　　　　//　　线程正在等待一个门对象
} KTHREAD_STATE;

相关的状态转换图如下（网上找的）

一般来说，线程处于动态调整优先级的时候，线程的当前优先级都是有可能被调整的，但是大多数情况下，都是优先级被提升，

常见的可直接操作提升线程优先级的方法如下：

　　1：当一个IO操作结束时，等待这个IO操作的线程一般来说都是要及时响应回复的，所以这里有可能被先执行，具体其实可以看到

　　　　IoCompleteRequest WDK中，此函数有两个参数，第一个参数为IO请求包，第二个参数就是优先级的相关的参数设置。详细信息 MSDN 里面有明确的解释。

　　2：当一个Event或者其他可等待的OBJECT或者HANDLE被触发之后，等待它的线程可能被优先运行，具体可以看到

　　　　KeSetEvent WDK中，此函数三个参数中，第二个参数的含义就是设置的优先级增量。

还有其他的多种情况都可以提高一个线程的优先级，此处只列举两点。

线程状态切换的大致流程为，

当线程初始化结束之后，调用过 KeInitThread 函数之后，线程状态被设置为 Initialized

KiReadyThread 、 KiAttachProcess 、KxQueueReadyThread 三个函数会让线程状态变成 Ready

其中最重要的是KiReadyThread函数，这个函数的调用意味着线程已经进入Ready状态，可以被调度了

当前函数在以下几种情况中会被调用：

　　1：当一个线程被解除等待的时候，也就是调用 KiUnwaitThread 函数的时候，最后调用了一次当前函数，详见 WRK。

　　2：插入内核队列，并且满足Ready条件之后，调用 KiInsertQueue 之后，详见 WRK。

　　3：当附加到指定的线程之后，并且满足Ready条件，调用 KiAttachProcess 之后，详见WRK。

　　4：调用 KiInSwapProcesses 函数，换入进程链表之后，WRK。

　　5：调用 KiOutSwapProcesses 函数，换出进程链表之后，WRK。

　　6：调用 KeSetEventBoostPriority 函数内部，WRK。

　　7：最特殊的一处，就是CreateThread的底层函数PspCreateThread会在自己内部通过调用KeReadyThread来间接调用KiReadyThread。

至于 Running 状态没有那么复杂，只是在几个关键的执行位置有置状态

　　1：最重要的就是 KiSwapThread ，这个函数，算是个传奇函数了，用赵本山的话说，操作系统这辈子就指着它活着呢。

　　　　内部切换线程之后，新的线程就准备运行了，所以这里是肯定要给新线程置位的。

　　2：退出调度器函数 KiExitDispatcher ，当线程进入调度器之后，退出来的时候，需要恢复自己以前的各种状态，然后再让自己继续执行，

　　　　所以这个函数内部有必要恢复线程自己的状态。

　　3：线程自己放弃时间片，让其他线程来运行，有点像协作式多任务的切换方法了。NtYieldExecution 就是这个函数。

　　　　自己内部放弃，就必然有个其他地方拿到自己放弃的东西，或者根本没有人在等待拿东西。

　　4：自己时间片用完了之后，调用 KiQuantumEnd 这个函数去找优先级高的线程，然后运行。

　　　　找到了之后，新的线程就继续跑，旧的线程就停下了。

当当前线程的时间片正常结束时，调度器会抢占当前线程的状态，然后把CPU资源让给同样优先级，或者优先级更高的线程。

至于线程的切换过程，可以直接看 SwapContext 。

WRK里面，代码在Ctxswap.asm文件里面，汇编写的，太晚了，不看了，有空再看。

至于其他的状态重要性没有那么高，我也没兴趣一个一个点找完剩下的。

相关文档：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms810029.aspx

WRK1.2

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