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，sleepon和wakeup也是相对重要的函数。schedulevoidschedule（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。inti，next，c；structtaskstructp；for（pLASTTASK；pFIRSTTASK；p）if（p）｛if（（p）alarm（p）alarmjiffies）｛如果设置了任务定时的值alarm，并且已经过期（p）signal（1（SIGALRM1））；将信号的SIGALARM位置为1（p）alarm0；｝if（（（p）signal（BLOCKABLE（p）blocked））（p）stateTASKINTERRUPTIBLE）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）stateTASKRUNNING；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）｛c1；next0；iNRTASKS；ptask〔NRTASKS〕；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taskif（！p）continue；if（（p）stateTASKRUNNING（p）counterc）取出所有任务中counter值最大的任务作为下一个任务c（p）counter，nexti；｝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，countercounter2priorityfor（pLASTTASK；pFIRSTTASK；p）if（p）（p）counter（（p）counter1）（p）priority；更新counter值countercounter2priority｝切换任务执行nextswitchto（next）；showtaskvoidshowtask（intnr，structtaskstructp）
　　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。inti，j4096sizeof（structtaskstruct）；printk（d：pidd，stated，，nr，ppid，pstate）；i0；
　　此时j指向PCB所在内存页的顶部，i指向taskstruct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。
　　showtaskwhile（ij！（（char）（p1））〔i〕）i；printk（d（ofd）charsfreeinkernelstackr，i，j）；showstatvoidshowstat（void）
　　该函数内部调用showtask函数，实际上就是遍历task数组，调用showstat函数显示进程相关信息。inti；for（i0；iNRTASKS；i）遍历task数组if（task〔i〕）showtask（i，task〔i〕）；调用showtaskmathstaterestorevoidmathstaterestore（）
　　该函数的作用是将当前协处理器内容保存到老协处理器状态数组中，并将当前任务的协处理器内容加载进协处理器。syspauseintsyspause（void）
　　该函数是pause的系统调用。该函数会将当前任务的状态修改为可中断的状态，并调用schedule函数去进行进程的调度。
　　调用pause函数的进程会进入睡眠状态，直到收到一个信号。currentstateTASKINTERRUPTIBLE；schedule（）；sleeponvoidsleepon（structtaskstructp）
　　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wakeup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。
　　sleepon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。structtaskstructtmp；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（inittask。task））如果当前任务是任务0，则死机（impossible！）。panic（task〔0〕tryingtosleep）；
　　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。tmpp；pcurrent；currentstateTASKUNINTERRUPTIBLE；schedule（）；
　　当程序从schedule（）返回继续执行时，说明任务已经被显式的wakeup，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）。tmpstate0；interruptiblesleeponvoidinterruptiblesleepon（structtaskstructp）
　　该函数与sleepon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sleepon则是将任务修改为不可中断的等待状态。因此通过interruptiblesleepon而等待的task是可以被信号唤醒的。而通过sleepon而等待的task是不会被信号唤醒的，只能通过wakeup函数唤醒。
　　interruptiblesleepon示意图
　　下面这段代码与sleepon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。structtaskstructtmp；if（！p）return；if（current（inittask。task））panic（task〔0〕tryingtosleep）；tmpp；pcurrent；repeat：currentstateTASKINTERRUPTIBLE；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（pp！current）｛（p）。state0；gotorepeat；｝
　　下面一句代码有误，应该是ptmp，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pNULL；if（tmp）tmpstate0；wakeupvoidwakeup（structtaskstructp）
　　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（pp）｛（p）。state0；置为就绪（可运行）状态。pNULL；｝tickstofloppyoninttickstofloppyon（unsignedintnr）
　　该函数指定软盘到正常运转状态所需延迟滴答数（时间）。floppyonvoidfloppyon（unsignedintnr）
　　该函数等待指定软驱马达启动所需时间。floppyoffvoidfloppyoff（unsignedintnr）
　　关闭相应的软驱马达停转定时器3s。mofftimer〔nr〕3HZ；dofloppytimervoiddofloppytimer（void）
　　如果马达启动定时到则唤醒进程。if（montimer〔i〕）｛if（！montimer〔i〕）wakeup（iwaitmotor）；
　　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。elseif（！mofftimer〔i〕）｛currentDORmask；outb（currentDOR，FDDOR）；addtimeraddtimer（longjiffies，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。cif（jiffies0）（fn）（）；
　　如果定时的值大于0，那么首先取timerlist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nexttimer指向它。for（ptimerlist；ptimerlistTIMEREQUESTS；p）if（！pfn）break；if（ptimerlistTIMEREQUESTS）panic（Nomoretimerequestsfree）；pfnfn；pjiffiesjiffies；pnextnexttimer；nexttimerp；
　　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nexttimer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（pnextpnextjiffiespjiffies）｛pjiffiespnextjiffies；减去下一个timer的jiffiesfnpfn；将当前的fn保存给临时变量pfnpnextfn；将当前的fn设置为下一个timer的fnpnextfnfn；将下一个timer的fn设置为临时变量fnjiffiespjiffies；将jiffies保存给一个临时变量pjiffiespnextjiffies；将当前的jiffies设置为下一个timer的jiffiespnextjiffiesjiffies；将下一个timer的jiffies设置为当前的jiffiesppnext；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。｝dotimervoiddotimer（longcpl）
　　该函数是时钟中断的处理函数。其在systemcall。s中的timerinterrupt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（supervisortime），如果cpl为3，则增加utime。if（cpl）currentutime；elsecurrentstime；
　　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（nexttimer）｛nexttimerjiffies；while（nexttimernexttimerjiffies0）｛void（fn）（void）；fnnexttimerfn；nexttimerfnNULL；nexttimernexttimernext；（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（（currentcounter）0）return；currentcounter0；sysalarmintsysalarm（longseconds）
　　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。
　　currentalarm的单位也是系统滴答数。
　　因此（currentalarmjiffies）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：
　　sysalarm
　　sysgetpidintsysgetpid（void）
　　该函数用于获取进程的pid。sysgetppidintsysgetppid（void）
　　该函数用于获取父进程的pid。sysgetuidintsysgetuid（void）
　　该函数用于获取用户的uid。sysgeteuidintsysgeteuid（void）
　　该函数用于获取用户的有效id（euid）。sysgetgidintsysgetgid（void）
　　获取组和id号（gid）。sysgetegidintsysgetegid（void）
　　取有效的组id（egid）sysniceintsysnice（longincrement）
　　该函数的作用是降低进程在调度时的优先级。schedinitvoidschedinit（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。settssdesc（gdtFIRSTTSSENTRY，（inittask。task。tss））；setldtdesc（gdtFIRSTLDTENTRY，（inittask。task。ldt））；pgdt2FIRSTTSSENTRY；for（i1；iNRTASKS；i）｛task〔i〕NULL；papb0；p；papb0；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。outbp（0x36，0x43）；binary，mode3，LSBMSB，ch0outbp（LATCH0xff，0x40）；LSBoutb（LATCH8，0x40）；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。setintrgate（0x20，timerinterrupt）；outb（inbp（0x21）0x01，0x21）；setsystemgate（0x80，systemcall）；