lunaix-os/kernel/sched.c

   1 #include <arch/x86/interrupts.h>
   2 #include <arch/x86/tss.h>
   3
   4 #include <hal/apic.h>
   5 #include <hal/cpu.h>
   6
   7 #include <lunaix/mm/kalloc.h>
   8 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   9 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  10 #include <lunaix/process.h>
  11 #include <lunaix/sched.h>
  12 #include <lunaix/signal.h>
  13 #include <lunaix/spike.h>
  14 #include <lunaix/status.h>
  15 #include <lunaix/syscall.h>
  16 #include <lunaix/syslog.h>
  17
  18 #define MAX_PROCESS 512
  19
  20 volatile struct proc_info* __current;
  21
  22 struct proc_info dummy;
  23
  24 struct scheduler sched_ctx;
  25
  26 LOG_MODULE("SCHED")
  27
  28 void
  29 sched_init()
  30 {
  31     size_t pg_size = ROUNDUP(sizeof(struct proc_info) * MAX_PROCESS, 0x1000);
  32
  33     for (size_t i = 0; i <= pg_size; i += 4096) {
  34         uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, PP_FGPERSIST);
  35         vmm_set_mapping(
  36           PD_REFERENCED, PROC_START + i, pa, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  37     }
  38
  39     sched_ctx = (struct scheduler){ ._procs = (struct proc_info*)PROC_START,
  40                                     .ptable_len = 0,
  41                                     .procs_index = 0 };
  42 }
  43
  44 void
  45 run(struct proc_info* proc)
  46 {
  47     if (!(__current->state & ~PROC_RUNNING)) {
  48         __current->state = PROC_STOPPED;
  49     }
  50     proc->state = PROC_RUNNING;
  51
  52     /*
  53         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  54         当处理信号时，上下文信息是不会恢复的，而是保存在用户栈中，然后直接跳转进位于用户空间的sig_wrapper进行
  55           信号的处理。当用户自定义的信号处理函数返回时，sigreturn的系统调用才开始进行上下文的恢复（或者说是进行
  56           另一次调度。
  57         由于这中间没有进行地址空间的交换，所以第二次跳转使用的是同一个内核栈，而之前默认tss.esp0的值是永远指向最顶部
  58         这样一来就有可能会覆盖更早的上下文信息（比如嵌套的信号捕获函数）
  59     */
  60     tss_update_esp(proc->intr_ctx.registers.esp);
  61
  62     apic_done_servicing();
  63
  64     asm volatile("pushl %0\n"
  65                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  66 }
  67
  68 void
  69 schedule()
  70 {
  71     if (!sched_ctx.ptable_len) {
  72         return;
  73     }
  74
  75     // 上下文切换相当的敏感！我们不希望任何的中断打乱栈的顺序……
  76     cpu_disable_interrupt();
  77     struct proc_info* next;
  78     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
  79     int ptr = prev_ptr;
  80     // round-robin scheduler
  81     do {
  82         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
  83         next = &sched_ctx._procs[ptr];
  84     } while (next->state != PROC_STOPPED && ptr != prev_ptr);
  85
  86     sched_ctx.procs_index = ptr;
  87
  88     run(next);
  89 }
  90
  91 static void
  92 proc_timer_callback(struct proc_info* proc)
  93 {
  94     proc->timer = NULL;
  95     proc->state = PROC_STOPPED;
  96 }
  97
  98 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
  99 {
 100     // FIXME: sleep的实现或许需要改一下。专门绑一个计时器好像没有必要……
 101     if (!seconds) {
 102         return 0;
 103     }
 104
 105     if (__current->timer) {
 106         return __current->timer->counter / timer_context()->running_frequency;
 107     }
 108
 109     struct lx_timer* timer =
 110       timer_run_second(seconds, proc_timer_callback, __current, 0);
 111     __current->timer = timer;
 112     __current->intr_ctx.registers.eax = seconds;
 113     __current->state = PROC_BLOCKED;
 114     schedule();
 115 }
 116
 117 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 118 {
 119     terminate_proc(status);
 120 }
 121
 122 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 123 {
 124     schedule();
 125 }
 126
 127 pid_t
 128 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 129
 130 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 131 {
 132     return _wait(-1, status, 0);
 133 }
 134
 135 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 136 {
 137     return _wait(pid, status, options);
 138 }
 139
 140 pid_t
 141 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 142 {
 143     pid_t cur = __current->pid;
 144     int status_flags = 0;
 145     struct proc_info *proc, *n;
 146     if (llist_empty(&__current->children)) {
 147         return -1;
 148     }
 149
 150     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 151     cpu_enable_interrupt();
 152 repeat:
 153     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 154     {
 155         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 156             if (proc->state == PROC_TERMNAT && !options) {
 157                 status_flags |= PROCTERM;
 158                 goto done;
 159             }
 160             if (proc->state == PROC_STOPPED && (options & WUNTRACED)) {
 161                 status_flags |= PROCSTOP;
 162                 goto done;
 163             }
 164         }
 165     }
 166     if ((options & WNOHANG)) {
 167         return 0;
 168     }
 169     // 放弃当前的运行机会
 170     sched_yield();
 171     goto repeat;
 172
 173 done:
 174     cpu_disable_interrupt();
 175     *status = (proc->exit_code & 0xffff) | status_flags;
 176     return destroy_process(proc->pid);
 177 }
 178
 179 struct proc_info*
 180 alloc_process()
 181 {
 182     pid_t i = 0;
 183     for (;
 184          i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i].state != PROC_DESTROY;
 185          i++)
 186         ;
 187
 188     if (i == MAX_PROCESS) {
 189         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 190     }
 191
 192     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 193         sched_ctx.ptable_len++;
 194     }
 195
 196     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[i];
 197     memset(proc, 0, sizeof(*proc));
 198
 199     proc->state = PROC_CREATED;
 200     proc->pid = i;
 201     proc->created = clock_systime();
 202     proc->pgid = proc->pid;
 203
 204     llist_init_head(&proc->mm.regions);
 205     llist_init_head(&proc->children);
 206     llist_init_head(&proc->grp_member);
 207
 208     return proc;
 209 }
 210
 211 void
 212 commit_process(struct proc_info* process)
 213 {
 214     assert(process == &sched_ctx._procs[process->pid]);
 215
 216     if (process->state != PROC_CREATED) {
 217         __current->k_status = LXINVL;
 218         return;
 219     }
 220
 221     // every process is the child of first process (pid=1)
 222     if (process->parent) {
 223         llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 224     } else {
 225         process->parent = &sched_ctx._procs[0];
 226     }
 227
 228     process->state = PROC_STOPPED;
 229 }
 230
 231 // from <kernel/process.c>
 232 extern void
 233 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point);
 234
 235 pid_t
 236 destroy_process(pid_t pid)
 237 {
 238     int index = pid;
 239     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 240         __current->k_status = LXINVLDPID;
 241         return;
 242     }
 243     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[index];
 244     proc->state = PROC_DESTROY;
 245     llist_delete(&proc->siblings);
 246
 247     struct mm_region *pos, *n;
 248     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions.head, head)
 249     {
 250         lxfree(pos);
 251     }
 252
 253     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, proc->page_table);
 254
 255     __del_pagetable(pid, PD_MOUNT_1);
 256
 257     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 258
 259     return pid;
 260 }
 261
 262 void
 263 terminate_proc(int exit_code)
 264 {
 265     __current->state = PROC_TERMNAT;
 266     __current->exit_code = exit_code;
 267
 268     __SET_SIGNAL(__current->parent->sig_pending, _SIGCHLD);
 269
 270     schedule();
 271 }
 272
 273 struct proc_info*
 274 get_process(pid_t pid)
 275 {
 276     int index = pid;
 277     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 278         return NULL;
 279     }
 280     return &sched_ctx._procs[index];
 281 }
 282
 283 int
 284 orphaned_proc(pid_t pid)
 285 {
 286     if (!pid)
 287         return 0;
 288     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 289         return 0;
 290     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[pid];
 291     struct proc_info* parent = proc->parent;
 292
 293     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 294     // 或者其父进程是在该进程之后创建的，那么该进程为孤儿进程
 295     return (parent->state & PROC_TERMMASK) || parent->created > proc->created;
 296 }