linux内核启动进程,Linux内核分析

杨振振 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程 网易云课堂杨振振 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程 学堂在线实验要求&＃xff1a;

完成一个简单的时间片轮转多道程序内核代码&＃xff0c;代码见视频中或从mykernel找。

详细分析该精简内核的源代码并给出实验截图&＃xff0c;撰写一篇署名博客&＃xff0c;并在博客文章中注明“真实姓名(与最后申请证书的姓名务必一致) &＃43; 原创作品转载请注明出处 &＃43; 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 ”&＃xff0c;博客内容的具体要求如下&＃xff1a;题目自拟&＃xff0c;内容围绕操作系统是如何工作的进行&＃xff1b;

博客中需要使用实验截图

博客内容中需要仔细分析进程的启动和进程的切换机制

总结部分需要阐明自己对“操作系统是如何工作的”理解。

中断

现代计算机实现多道程序设计的基础是出现了中断这一技术。中断意如其名&＃xff0c;打断你原来的正在做的事情&＃xff0c;比如说放假的时候在家看苦逼的写着作业的时候&＃xff0c;突然有人打来电话约你。应约&＃xff0c;还是继续写作业&＃xff0c;具体你会怎么做呢&＃xff1f;具体的行为&＃xff0c;可以认为是中断处理程序。

进程调度实现程序加载完后就会执行这段初始化代码

同时还会检测时钟中断&＃xff0c;并调用这段中断处理程序&＃xff0c;

my_start_kernel 都做了写什么呢&＃xff1f;1

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34void __init my_start_kernel(void)

{

int pid &＃61; 0;

int i;

/* Initialize process 0*/

task[pid].pid &＃61; pid;

task[pid].state &＃61; 0;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */

task[pid].task_entry &＃61; task[pid].thread.ip &＃61; (unsigned long)my_process;

task[pid].thread.sp &＃61; (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];

task[pid].next &＃61; &task[pid];

/*fork more process */

for(i&＃61;1;i

{

memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));

task[i].pid &＃61; i;

task[i].state &＃61; -1;

task[i].thread.sp &＃61; (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];

task[i].next &＃61; task[i-1].next;

task[i-1].next &＃61; &task[i];

}

/* start process 0 by task[0] */

pid &＃61; 0;

my_current_task &＃61; &task[pid];

asm volatile(

"movl %1,%%espnt" /* set task[pid].thread.sp to esp */

"pushl %1nt" /* push ebp */

"pushl %0nt" /* push task[pid].thread.ip */

"retnt" /* pop task[pid].thread.ip to eip */

"popl %%ebpnt"

:

: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/

);

}

初始化代码做的事情创建进程

初始化每个进程的堆栈位置

进程之间的调度顺序&＃xff0c;其实就是一个接一个的执行&＃xff0c;没有什么优先级

初始化根进程

每个进程的功能都是一样的&＃xff0c;指向了void my_process(void)&＃xff0c;即代码注释中所说的 fork

启动pid&＃61;0的进程&＃xff0c;即代码中嵌入式汇编代码1

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11{

asm volatile(

"movl %1,%%espnt" /* set task[pid].thread.sp to esp */

"pushl %1nt" /* push ebp */

"pushl %0nt" /* push task[pid].thread.ip */

"retnt" /* pop task[pid].thread.ip to eip */

"popl %%ebpnt"

:

: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/

);

}

这段代码什么做了那些事情那呢&＃xff1f;切换堆栈

1

2"movl %1,%%espnt"

"pushl %1nt" /* push ebp */

指令跳转&＃xff0c;使cpu指向进程代码入口

1

2"pushl %0nt" /* push task[pid].thread.ip */

"retnt" /* pop task[pid].thread.ip to eip */

进程如何切换的&＃xff1f;

从void my_process(void)&＃xff0c;可以看出进程是每经过一段时间检查一下(利用硬件中断实现的)是否需要执行my_schedule();函数进行进程切换(根据my_need_sched来判断)。1

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18void my_process(void)

{

int i &＃61; 0;

while(1)

{

i&＃43;&＃43;;

if(i%10000000 &＃61;&＃61; 0)

{

printk(KERN_NOTICE "this is process %d -n",my_current_task->pid);

if(my_need_sched &＃61;&＃61; 1)

{

my_need_sched &＃61; 0;

my_schedule();

}

printk(KERN_NOTICE "this is process %d &＃43;n",my_current_task->pid);

}

}

}

下面分析一下进程切换的时候所做的一些事情。(去除了部分代码&＃xff0c;以两个都是在运行态进程间的切换代码为例)1

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21void my_schedule(void)

{

...

...

asm volatile(

"pushl %%ebpnt" /* save ebp */

"movl %%esp,%0nt" /* save esp */

"movl %2,%%espnt" /* restore esp */

"movl $1f,%1nt" /* save eip */

"pushl %3nt"

"retnt" /* restore eip */

"1:t" /* next process start here */

"popl %%ebpnt"

: "&＃61;m" (prev->thread.sp),"&＃61;m" (prev->thread.ip)

: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)

);

...

...

}切换堆栈&＃xff0c;包括旧堆栈以及现场保存&＃xff0c;新堆栈的建立1

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4"pushl %%ebpnt" /* save ebp */

"movl %%esp,%0nt" /* save esp */

"movl %2,%%espnt" /* restore esp */

"movl $1f,%1nt" /* 保存当前进程将要执行的指令位置&＃xff0c;当进程再次调度到这个进程的时候可以接着上次执行继续执行 */

改变cpu IP 指向的位置&＃xff0c;执行新进程直到完毕1

2"pushl %3nt"

"retnt" /* restore eip */

堆栈销毁与旧堆栈的恢复1

2"popl %%ebpnt"

对于运行态切换A到刚加载进来的进程B之间的切换&＃xff0c;从代码看到相比运行态进程间的切换&＃xff0c;就多出来一条指令 "movl %2,%%ebpnt" /* restore ebp */&＃xff0c;其含义是初始B进程的栈基址。也就是说只需要初始化一下栈基址。进程间的切换&＃xff0c;这还是一个非常的粗糙&＃xff0c;但也基本上整个模型已经建立起来&＃xff0c;稍加优化&＃xff0c;就非常完美。