实验二:基于mykernel实现的时间片轮转调度
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如果我写的不好或者有误的地方请留言
题目自拟,内容围绕操作系统是如何工作的进行;
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。
实验报告:
1.首先咱们来分析代码
通过分析下面的代码 我们知道PCB究竟长什么样子

struct Thread {
unsigned long ip;
unsigned long sp;
};
typedef struct PCB{
int pid;
volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
char stack[KERNEL_STACK_SIZE];
/* CPU-specific state of this task */
struct Thread thread;
unsigned long task_entry;
struct PCB *next;
}tPCB;
2.接下来咱们分析一下mymain.c
void __init my_start_kernel(void)
{
int pid = ;
int i;
/* Initialize process 0*/
task[pid].pid = pid;
task[pid].state = ;/* -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-];
task[pid].next = &task[pid];
/*fork more process */
for(i=;i<MAX_TASK_NUM;i++)
{
memcpy(&task[i],&task[],sizeof(tPCB));
task[i].pid = i;
task[i].state = -;
task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-];
task[i].next = task[i-].next;
task[i-].next = &task[i];
}
/* start process 0 by task[0] */
pid = ;
my_current_task = &task[pid];
asm volatile(
"movl %1,%%esp\n\t" /* set task[pid].thread.sp to esp */
"pushl %1\n\t" /* push ebp */
"pushl %0\n\t" /* push task[pid].thread.ip */
"ret\n\t" /* pop task[pid].thread.ip to eip */
"popl %%ebp\n\t"
:
: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/
);
}
void my_process(void)
{
int i = ;
while()
{
i++;
if(i% == )
{
printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
if(my_need_sched == )
{
my_need_sched = ;
my_schedule();
}
printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
}
}
}
第一步初始化进程0

第二步另外创建3个进程PCB 其中对stack[]中的内容进行了简写

第三步通过嵌入式汇编代码启动进程0

第四步执行my_process()函数

3.接下来咱们分析一下myiterrrupt.c
void my_timer_handler(void)
{
#if 1
if(time_count% == && my_need_sched != )
{
printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
my_need_sched = ;
}
time_count ++ ;
#endif
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 == )/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
{
/* switch to next process */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* save ebp */
"movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */
"movl %2,%%esp\n\t" /* restore esp */
"movl $1f,%1\n\t" /* save eip */
"pushl %3\n\t"
"ret\n\t" /* restore eip */
"1:\t" /* next process start here */
"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);
}
else
{
next->state = ;
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
/* switch to new process */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* save ebp */
"movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */
"movl %2,%%esp\n\t" /* restore esp */
"movl %2,%%ebp\n\t" /* restore ebp */
"movl $1f,%1\n\t" /* save eip */
"pushl %3\n\t"
"ret\n\t" /* restore eip */
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
}
return;
}
第一步分析my_timer_handler()函数

第二步分析my_schedule()函数
当next->state == 0时:

当next->state != 0时:

最后分析一下:
发现自己对函数堆栈理解有错误
1.其实所谓的内核堆栈 只是ESP指针指向内核中的地址
esp指向谁 谁就是堆栈 没有什么好解释的
所以可以做到多个pcb的切换
只要将esp指针指到对应的pcb的stack即可
2.关于对下面这2句话的理解也发生了错误
"movl $1f,%1\n\t"
"1:\t"
这里我以为eip指向了next的pcb 然后继续下面的汇编代码 我以为还是pre当前的pcb
其实我写这篇博客理解是有偏差的
进栈出栈
这里要明白pcb在哪里 它是谁的一部分
其实在函数调用中
因此汇编代码ret前后就要一分为二来看
ret前建立堆栈
eip转移到next-pcb
ret后拆除堆栈
继续执行next-pcb的代码
理解这一点是内核栈的关键!
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