标签：rev 进程调度 部分 ubantu uil while put inux highlight
wget https://raw.github.com/mengning/mykernel/master/mykernel-2.0_for_linux-5.4.34.patch（直接从GitHub拿，使用wget有可能失败） sudo apt install axel axel -n 20 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.34.tar.xz xz -d linux-5.4.34.tar.xz tar -xvf linux-5.4.34.tar cd linux-5.4.34 patch -p1 < ../mykernel-2.0_for_linux-5.4.34.patch sudo apt install build-essential libncurses-dev bison flex libssl-dev libelf-dev make defconfig # Default configuration is based on ‘x86_64_defconfig‘ make -j$(nproc) sudo apt install qemu # install QEMU qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage
当出现以下窗口就配置成功了：
上面第一步已经将环境搭建好了，现在只需要在mymain.c的基础上继续写进程描述PCB和进程链表管理等代码，在myinterrupt.c的基础上完成进程切换代码，就可以完成?个可运?的?OS kernel。
如何实现一个拥有进程切换功能的OS kernel：
1.使用Github中的mymain.c和myinterrupt.c文件内容替换掉mykernel中的mymain.c和myinterrupt.c文件内容。然后通过touch命令新建mypcb.h文件，将Github中mypcb.h文件内容写入新建的mypcb.h文件。
2.通过make指令重新编译文件
3.然后重新执行命令qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage
运行结果如下：四个线程相互切换
首先分析一下mypcb.h文件
#define MAX_TASK_NUM 4 //进程数 #define KERNEL_STACK_SIZE 1024*2 //定义栈的大小<br> struct Thread { unsigned long ip; unsigned long sp; };<br> typedef struct PCB{ int pid; volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ unsigned long stack[KERNEL_STACK_SIZE]; struct Thread thread; unsigned long task_entry; struct PCB *next; }tPCB; void my_schedule(void);
结构体Thread ：用于存储当前进程中正在执行的线程的ip和sp
结构体PCB：（模拟进程控制块）
pid：进程号
state：进程状态，-1代表阻塞态，0代表可运行态，>0代表暂停状态
stack：进程使用的堆栈
thread：当前正在执行的线程信息（thread.ip和thread.sp）
task_entry：存储进程入口函数地址(本实验中为my_process函数)
next：指向下一个PCB，系统中所有的PCB是以环形链表的形式连接起来的。
然后看一下mymain.c文件
#include <linux/types.h> #include <linux/string.h> #include <linux/ctype.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/vmalloc.h> #include "mypcb.h" tPCB task[MAX_TASK_NUM]; tPCB * my_current_task = NULL; volatile int my_need_sched = 0void my_process(void); void __init my_start_kernel(void) { int pid = 0; int i; /* Initialize process 0*/ task[pid].pid = pid; task[pid].state = 0;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process; task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1]; task[pid].next = &task[pid]; /*fork more process */ for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++) { memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB)); task[i].pid = i; task[i].thread.sp = (unsigned long)(&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1]); task[i].next = task[i-1].next; task[i-1].next = &task[i]; } /* start process 0 by task[0] */ pid = 0; my_current_task = &task[pid]; asm volatile( "movq %1,%%rsp\n\t" /* set task[pid].thread.sp to rsp */ "pushq %1\n\t" /* push rbp */ "pushq %0\n\t" /* push task[pid].thread.ip */ "ret\n\t" /* pop task[pid].thread.ip to rip */ : : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/ ); } int i = 0; void my_process(void) { while(1) { i++; if(i%10000000 == 0) { printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid); if(my_need_sched == 1) { my_need_sched = 0; my_schedule(); } printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid); } } }
分析：首先初始化所有进程，定义my_current_task指针指向当前进程，定义全局变量my_need_sched = 0负责进程调度。
void __init my_start_kernel(void)函数是mykernel内核代码的??，负责初始化内核的各个组成部分。在Linux内核源代码中，实际的内核??是init/main.c中的start_kernel(void)函数。
首先pid=0，代表进程号为0的进程，在本实验中就是第一个进程。初始化进程task[0]的所有信息，值得一提的是，task[0]的next指针一开始指向的正是自己。
接下来的for循环用来构建进程环形链表。构建完毕后开始执行第一个进程，关于如何启动第一个进程的，关键代码分析如下：
asm volatile( "movq %1,%%rsp\n\t" /* 将进程原堆栈栈顶的地址存?RSP寄存器 */ "pushq %1\n\t" /* 将当前RBP寄存器值压栈 */ "pushq %0\n\t" /* 将当前进程的RIP压栈 */ "ret\n\t" /* ret命令正好可以让压栈的进程RIP保存到RIP寄存器中 */ : : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/ );
ret命令执行后，RIP寄存器中就得到了my_process(void)函数的进入地址（task[0].thread.ip），开始执行my_process(void)函数，这样就完成了进程0的启动。
在my_process函数的while循环里面可见，会不断检测全局变量my_need_sched的值，当my_need_sched的值从0变成1的时候，就需要发生进程调度，全局变量my_need_sched重新置为0，执行my_schedule()函数进行进程切换。
最后看一下具体的进程切换过程代码myinterrupt.c
#include <linux/types.h> #include <linux/string.h> #include <linux/ctype.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/vmalloc.h> #include "mypcb.h" extern tPCB task[MAX_TASK_NUM]; extern tPCB * my_current_task; extern volatile int my_need_sched; volatile int time_count = 0; void my_timer_handler(void) { if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1) { printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n"); my_need_sched = 1; } time_count ++ ; return; } void my_schedule(void) { tPCB * next; tPCB * prev; if(my_current_task == NULL || my_current_task->next == NULL) { return; } printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n"); /* schedule */ next = my_current_task->next; prev = my_current_task; if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ { my_current_task = next; printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid); /* switch to next process */ asm volatile( "pushq %%rbp\n\t" /* save rbp of prev */ "movq %%rsp,%0\n\t" /* save rsp of prev */ "movq %2,%%rsp\n\t" /* restore rsp of next */ "movq $1f,%1\n\t" /* save rip of prev */ "pushq %3\n\t" "ret\n\t" /* restore rip of next */ "1:\t" /* next process start here */ "popq %%rbp\n\t" : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip) : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip) ); } return; }
分析：首先通过extern申明在mymain.c文件中已经定义过的变量task[MAX_TASK_NUM]、my_current_task和my_need_sched。定义全局变量time_count用来进行时间片计数。
然后我们需要明确myinterrupt.c中的my_timer_handler(void)函数什么时候会执行？
由于cpu（指本实验中我们虚拟的cpu）会周期性地产?的时钟中断信号，能够触发myinterrupt.c中的代码，这个时候my_timer_handler(void)函数就会被调用。
从my_timer_handler(void)函数代码可知，当这个函数每被调用1000次时，会把全局变量my_need_sched的值置为1，这样mymain.c中的my_process()函数就会检测到my_need_sched的值发生变化，从而调用my_schedule()函数进行进程切换。
最后分析my_schedule(void)函数，当检测到下一个进程的state是0（代表可运行）时，就会把my_current_task指针指向下一个进程，打印switch切换信息，然后执行进程切换操作。（关键代码如下）
asm volatile(
"pushq %%rbp\n\t" /* save rbp of prev */
"movq %%rsp,%0\n\t" /* save rsp of prev */
"movq %2,%%rsp\n\t" /* restore rsp of next */
"movq $1f,%1\n\t" /* save rip of prev */
"pushq %3\n\t"
"ret\n\t" /* restore rip of next */
"1:\t" /* next process start here */
"popq %%rbp\n\t"
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
pushq %%rbp： 保存prev进程（本例中指进程0）当前RBP寄存器的值到堆栈；
movq %%rsp,%0 ：保存prev进程（本例中指进程0）当前RSP寄存器的值到prev->thread.sp，这时RSP寄存器指向进程的栈顶地址，实际上就是将prev进程的栈顶地址保存；
movq %2,%%rsp： 将next进程的栈顶地址next->thread.sp放?RSP寄存器，完成了进程0和进程1的堆栈切换。
movq $1f,%1 ：保存prev进程当前RIP寄存器值到prev->thread.ip，这?$1f是指标号1。
pushq %3 ：把即将执?的next进程的指令地址next->thread.ip?栈，这时的next->thread.ip可能是进程1的起点my_process(void)函数，也可能是$1f（标号1）。第?次被执?从头开始为进程1的起点my_process(void)函数，其余的情况均为$1f（标号1），因为next进程如果之前运?过那么它就?定曾经也作为prev进程被进程切换过。
ret ：就是将压?栈中的next->thread.ip放?RIP寄存器，为什么不直接放?RIP寄存器呢？因为程序不能直接使?RIP寄存器，只能通过call、ret等指令间接改变RIP寄存器。
1: 标号1是?个特殊的地址位置，该位置的地址是$1f。
popq %%rbp ：将next进程堆栈基地址从堆栈中恢复到RBP寄存器中。
自此，就完成了进程0与进程1的切换，其他两个相邻进程的切换过程也和这个相同。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/nifan/p/12878080.html
