一个简单的时间片轮转多道程序内核代码及分析
所用代码为课程配套git库中下载得到的。
一、进程的启动
/*出自mymain.c*/
/* start process 0 by task[0] */
pid = 0;
my_current_task = &task[pid];
asm volatile(
"movl %1,%%esp\n\t" /* 将进程的sp赋给esp寄存器 */
"pushl %1\n\t" /* ebp入栈：因为在这里栈为空，esp=ebp，所以push的%1就是esp就是ebp。*/
"pushl %0\n\t" /* 进程入口ip入栈 */
"ret\n\t" /* 把进程入口ip赋给eip，即从这之后0号进程启动。*/
"popl %%ebp\n\t"
:
: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/
);
二、进程的切换
进程的切换有两种：
1.下一个进程next->state == 0 即正在执行时
/*出自myinterrupt.c*/
//两个正在运行的进程之间做进程上下文切换
if(next->state == 0)
/* state值的含义：-1表示没有执行，0表示正在执行，>0表示停止，这里为0，即进程正在执行 */
{
/* 以下是进程切换关键代码 */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* 把当前进程的ebp保存*/
"movl %%esp,%0\n\t" /* 把当前进程的esp赋值到sp中保存下来*/
"movl %2,%%esp\n\t" /* 把下一个进程的sp放到esp中*/
"movl $1f,%1\n\t" /* 把eip保存起来，$1f指接下来的标号1:的位置*/
"pushl %3\n\t" /*把下一个进程的eip保存起来*/
"ret\n\t" /* 还原eip */
"1:\t" /* 标号1，下一进程从此开始 */
"popl %%ebp\n\t"
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
}
2.进程是一个新进程，还从未执行过
/*出自myinterrupt.c*/
/*这段代码是当进程从未执行过时，所执行的动作，即启动一个进程
next->state = 0; /* 首先要把进程置为运行时状态，作为当前正在执行的进程 */
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
/* 进程切换时的提示，从当前进程切换至下一进程*/
asm volatile( //混合编程
"pushl %%ebp\n\t" /* 保存ebp */
"movl %%esp,%0\n\t" /* 保存esp */
"movl %2,%%esp\n\t" /* 将下一进程的sp存入esp */
"movl %2,%%ebp\n\t" /* 将下一进程的bp存入ebp，因为栈空，所以esp和ebp指向同一位置 */
"movl $1f,%1\n\t" /* 保存eip */
"pushl %3\n\t" /*保存当前进程入口 */
"ret\n\t" /* 还原eip */
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
三、实验截图
这个实验我是根据github中的步骤，在自己虚拟机中一点点做的，最后成功做出来了，截图如下：
四、操作系统是如何工作的
就像计算机有三件法宝一样，操作系统也有“两把剑”，分别是中断上下文和进程上下文的切换
有了中断后，就有了多道程序设计，每个程序有自己的执行流，中断发生时，cpu把当前的eip等压入内核堆栈中，然后把eip指向中断处理程序的入口。
在模拟操作系统的代码里可以看出，mypcb.h中定义了结构体，用于存放sp和ip，以及pcb块，每个pcb块就是一个进程。
然后在mymain.c中，先创建了几个进程，具体创建过程见上。
然后设立一个循环，比如循环一百万次再来判定是否需要调度，这是建立了一个主动的调度机制，对应的是这个函数：
void my_process(void)
{
int i = 0;
while(1)
{
i++;
if(i%10000000 == 0)
{
printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
if(my_need_sched == 1)//执行一千万次才判断是否需要调度。有一个主动调度的机制。
{
my_need_sched = 0;
my_schedule();
}
printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
}
}
}
有调度就要有进程的的切换，切换也在上面说过了。
因为是时间片轮转，所以需要设立一个时间片，当时间片用尽时设立调度标志，如下：
void my_timer_handler(void)
{
#if 1
//设置时间片的大小，时间片用完时设置一下调度标志。
if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)
{
printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
my_need_sched = 1;
}
time_count ++ ;
#endif
return;
}
总体思路就是时间片用尽时设置调度标志，然后判断是否需要调度用一个无限循环控制，需要调度了就切换进程。
最后附上这周的=学习笔记
**闫佳歆 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 **