Linux0。11kernel目录进程管理sched。c详解

　　sched.c主要功能是负责进程的调度，其最核心的函数就是 schedule 。除schedule以外， sleep_on和wake_up也是相对重要的函数。 schedulevoid schedule(void)
　　schedule函数的基本功能可以分为两大块， 第一块是 检查task中的报警信息和信号 ， 第二块则是 进行任务的调度 。
　　在第一块中，首先从任务数组的尾部任务开始，检查alarm是否小于当前系统滴答值，如果小于则代表alarm时间已经到期。将进程的signal中的SIGALARM位置1。
　　接着就看如果检查进程的信号中如果处理BLOCK位以外还有别的信号，并且如果任务处于可中断状态，则将任务置为就绪状态。 int i,next,c; struct task_struct ** p;  for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)     if (*p) {         if ((*p)->alarm && (*p)->alarm < jiffies) { //如果设置了任务定时的值alarm， 并且已经过期                 (*p)->signal |= (1<<(SIGALRM-1)); //将信号的SIGALARM位置为1                 (*p)->alarm = 0;             }         if (((*p)->signal & ~(_BLOCKABLE & (*p)->blocked)) &&         (*p)->state==TASK_INTERRUPTIBLE)//如果信号位图中除了被阻塞的信号外还有其他信号， 并且任务处于可中断状态             (*p)->state=TASK_RUNNING; //修改任务的状态为就绪态     }
　　第二块的代码就是任务调度的核心代码。
　　这里会从任务数组的尾部任务开始进行遍历，从所有任务从选取counter值最大的任务作为下一个运行的任务去执行。 while (1) { 	c = -1; 	next = 0; 	i = NR_TASKS; 	p = &task[NR_TASKS];//从最后一个任务开始 	while (--i) { //遍历所有的task， 取出其中counter最大的task 		if (!*--p) 			continue; 		if ((*p)->state == TASK_RUNNING && (*p)->counter > c)//取出所有任务中counter值最大的任务作为下一个任务 			c = (*p)->counter, next = i; 	} 	if (c) break; 	//如果当前没有RUNNING状态的任务的counter可以大于-1，那么则去更新counter的值，counter = counter/2 + priority 	for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p) 		if (*p) 			(*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) + 					(*p)->priority;//更新counter值 counter = counter/2 + priority } //切换任务执行next switch_to(next);show_taskvoid show_task(int nr,struct task_struct * p)
　　该函数的作用是显示任务序号为nr的进程的pid，进程状态以及内核栈剩余的大小。 int i,j = 4096-sizeof(struct task_struct);  printk(＂%d: pid=%d, state=%d, ＂,nr,p->pid,p->state); i=0;
　　此时j指向PCB所在内存页的顶部， i指向task_struct结构体的下一个字节。下面这段代码的所用实际就是统计内核栈中空闲大小。
　　show_taskwhile (istate = TASK_INTERRUPTIBLE; schedule();sleep_onvoid sleep_on(struct task_struct **p)
　　该函数的作用是将当前的task置为 不可中断的等待状态 ， 直到被wake_up唤醒再继续执行。入参p是等待任务队列的头指针。通过p指针和tmp变量将等待的任务串在了一起。
　　sleep_on示意图
　　该函数首先对一些异常情况进行了处理他， 例如p是空指针。或者当前task是任务0。 struct task_struct *tmp;  // 若指针无效，则退出。（指针所指的对象可以是NULL，但指针本身不会为0)。 if (!p) 	return; if (current == &(init_task.task))	// 如果当前任务是任务0，则死机(impossible!)。 	panic (＂task[0] trying to sleep＂);
　　接着让当前等待任务的头指针指向当前任务。并将当前任务修改为 不可中断的等待状态 。进行调用schedule函数让操作系统切换其他任务执行。 tmp = *p; *p = current; current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE; schedule();
　　当程序从schedule()返回继续执行时，说明任务已经被显式的wake_up，如果此时还有其他进程仍然在等待，那么也一同唤醒。
　　因为任务都在等待同样的资源， 那么当资源可用的时候， 就可以唤醒所有等待的任务。 if (tmp)			// 若还存在等待的任务，则也将其置为就绪状态（唤醒）。 	tmp->state = 0;interruptible_sleep_onvoid interruptible_sleep_on (struct task_struct **p)
　　该函数与sleep_on类似，但是该函数会将任务的状态修改为 可中断的等待状态 ， 而sleep_on则是将任务修改为 不可中断的等待状态 。因此通过interruptible_sleep_on而等待的task是可以被信号唤醒的。 而通过sleep_on而等待的task是 不会被信号唤醒的 ，只能通过wake_up函数唤醒。
　　interruptible_sleep_on示意图
　　下面这段代码与sleep_on并无太大区别， 只是将进程的状态修改为可中断的等待状态。 	struct task_struct *tmp;  	if (!p) 		return; 	if (current == &(init_task.task)) 		panic (＂task[0] trying to sleep＂); 	tmp = *p; 	*p = current; repeat: 	current->state = TASK_INTERRUPTIBLE; 	schedule ();
　　由于任务是可以被信号唤醒的，因此下面需要判断唤醒的任务是否是等待任务队列的头节点。如果不是则需要等待其他任务。 if (*p && *p != current) { 	(**p).state = 0; 	goto repeat; }
　　下面一句代码有误，应该是*p = tmp，让队列头指针指向其余等待任务，否则在当前任务之前插入 等待队列的任务均被抹掉了 *p = NULL; if (tmp) 	tmp->state = 0;wake_upvoid wake_up(struct task_struct **p)
　　该函数的作用就是唤醒某一个任务。其用于唤醒p指向的等待队列中的任务。 if (p && *p) { 	(**p).state = 0;		// 置为就绪（可运行）状态。 	*p = NULL; }ticks_to_floppy_onint ticks_to_floppy_on(unsigned int nr)
　　该函数指定软盘到正常运转状态所需延迟滴答数（时间）。 floppy_onvoid floppy_on(unsigned int nr)
　　该函数等待指定软驱马达启动所需时间。 floppy_offvoid floppy_off(unsigned int nr)
　　关闭相应的软驱马达停转定时器3s。 moff_timer[nr]=3*HZ;do_floppy_timervoid do_floppy_timer(void)
　　如果马达启动定时到则唤醒进程。 if (mon_timer[i]) { 	if (!--mon_timer[i]) 		wake_up(i+wait_motor);
　　如果马达停转定时到期则复位相应马达启动位，并更新数字输出到寄存器。 else if (!moff_timer[i]) { 	current_DOR &= ~mask; 	outb(current_DOR,FD_DOR);add_timeradd_timer(long jiffies, void (*fn)(void)) ```、 该函数的作用是设置定时值和相应的处理函数。  如果定时的值小于0， 那么立即调用处理函数。 ```c if (jiffies <= 0) 	(fn)();
　　如果定时的值大于0， 那么首先取timer_list数组中寻找一个位置，将该位置上的滴答数设置为jiffies，将该位置上的fn设置为入参fn。并让next_timer指向它。 for (p = timer_list ; p < timer_list + TIME_REQUESTS ; p++) 	if (!p->fn) 		break; if (p >= timer_list + TIME_REQUESTS) 	panic(＂No more time requests free＂); p->fn = fn; p->jiffies = jiffies; p->next = next_timer; next_timer = p;
　　下面这段代码的作用是将刚刚插入链表中的timer移动的合适的位置。
　　由于next_timer这个链表上的jiffies是一个相对值，即相对于前面一个timer还有多久到期。因此上面步骤的timer也需要进行转换。
　　timer移动示意图
　　while (p->next && p->next->jiffies < p->jiffies) { 	p->jiffies -= p->next->jiffies;//减去下一个timer的jiffies 	fn = p->fn;//将当前的fn保存给临时变量 	p->fn = p->next->fn;//将当前的fn设置为下一个timer的fn 	p->next->fn = fn;//将下一个timer的fn设置为临时变量fn 	jiffies = p->jiffies;//将jiffies保存给一个临时变量 	p->jiffies = p->next->jiffies;//将当前的jiffies设置为下一个timer的jiffies 	p->next->jiffies = jiffies;//将下一个timer的jiffies设置为当前的jiffies 	p = p->next; 	//这一步骤实际上将p向后挪动到合适的位置， 并把jiffies转化成相对值。 }do_timervoid do_timer(long cpl)
　　该函数是时钟中断的处理函数。其在system_call.s中的timer_interrupt函数中被调用。
　　参数cpl表示的是当前的特权级， 0表示时钟中断发生时，当前运行在内核态，3表示时钟中断发生时，当前运行在用户态。
　　下面的代码根据cpl的值将进程PCB中的utime和stime进行修改。如果cpl为0，则增加stime(supervisor time)， 如果cpl为3， 则增加utime。 if (cpl) 	current->utime++; else 	current->stime++;
　　下面对定时器的链表进行遍历。 将链表的第一个定时器的滴答数减1。如果滴答数已经等于0， 代表该定时器已经到期，那么需要调用相应的处理程序进行处理。 if (next_timer) { 	next_timer->jiffies--; 	while (next_timer && next_timer->jiffies <= 0) { 		void (*fn)(void); 		 		fn = next_timer->fn; 		next_timer->fn = NULL; 		next_timer = next_timer->next; 		(fn)(); 	} }
　　下面代码则是将当前运行的进程的时间片减去1，如果此时进程时间片没有用完，该函数则返回。 如果此时进程时间已经用完，则将时间片设置为0。并且如果此时cpl表明中断发生用户态，那么还将会触发进程的调度。 if ((--current->counter)>0) return; current->counter=0;sys_alarmint sys_alarm(long seconds)
　　该函数用于设置 报警值 。
　　jiffies是指的是系统开机到目前经历的滴答数。
　　current->alarm的单位也是系统滴答数。
　　因此(current->alarm - jiffies) /100 就代表就是当前的定时器还剩下多少秒。
　　而设置alarm值则需要加上系统当前的滴答数据jiffies， 如下图所示:
　　sys_alarm
　　sys_getpidint sys_getpid(void)
　　该函数用于获取进程的pid。 sys_getppidint sys_getppid(void)
　　该函数用于获取父进程的pid。 sys_getuidint sys_getuid(void)
　　该函数用于获取用户的uid。 sys_geteuidint sys_geteuid(void)
　　该函数用于获取用户的有效id(euid)。 sys_getgidint sys_getgid(void)
　　获取组和id号(gid)。 sys_getegidint sys_getegid(void)
　　取有效的组id(egid) sys_niceint sys_nice(long increment)
　　该函数的作用是降低进程在调度时的优先级。 sched_initvoid sched_init(void)
　　该函数的作用是初始化进程调度模块。
　　首先在gdt表中设置任务0的tss和ldt值。接着对其他任务的tss和ldt进行初始化。 set_tss_desc(gdt+FIRST_TSS_ENTRY,&(init_task.task.tss)); set_ldt_desc(gdt+FIRST_LDT_ENTRY,&(init_task.task.ldt)); p = gdt+2+FIRST_TSS_ENTRY; for(i=1;ia=p->b=0; 	p++; 	p->a=p->b=0; 	p++; }
　　显式地将任务0的tss加载到寄存器tr中， 显式地将任务0的ldt加载到ldtr中。 ltr(0); lldt(0);
　　下面的代码用于初始化8253定时器。通道0，选择工作方式3，二进制计数方式。 outb_p(0x36,0x43);		/* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */ outb_p(LATCH & 0xff , 0x40);	/* LSB */ outb(LATCH >> 8 , 0x40);	/* MSB */
　　设置时钟中断处理程序的处理函数， 设置系统调用的中断处理函数。 set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt); outb(inb_p(0x21)&~0x01,0x21); set_system_gate(0x80,&system_call);