lunaix-os/kernel/process/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/cake.h>
   8 #include <lunaix/mm/kalloc.h>
   9 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  10 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  11 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  12 #include <lunaix/process.h>
  13 #include <lunaix/sched.h>
  14 #include <lunaix/signal.h>
  15 #include <lunaix/spike.h>
  16 #include <lunaix/status.h>
  17 #include <lunaix/syscall.h>
  18 #include <lunaix/syslog.h>
  19
  20 volatile struct proc_info* __current;
  21
  22 struct proc_info dummy;
  23
  24 struct scheduler sched_ctx;
  25
  26 struct cake_pile* proc_pile;
  27
  28 LOG_MODULE("SCHED")
  29
  30 void
  31 sched_init()
  32 {
  33     // size_t pg_size = ROUNDUP(sizeof(struct proc_info) * MAX_PROCESS, 0x1000);
  34
  35     // for (size_t i = 0; i <= pg_size; i += 4096) {
  36     //     uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, PP_FGPERSIST);
  37     //     vmm_set_mapping(
  38     //       PD_REFERENCED, PROC_START + i, pa, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  39     // }
  40
  41     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  42     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  43
  44     sched_ctx = (struct scheduler){ ._procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE),
  45                                     .ptable_len = 0,
  46                                     .procs_index = 0 };
  47 }
  48
  49 void
  50 run(struct proc_info* proc)
  51 {
  52     proc->state = PS_RUNNING;
  53
  54     /*
  55         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  56         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
  57           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
  58           另一次调度。
  59         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
  60         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）
  61     */
  62     tss_update_esp(proc->intr_ctx.registers.esp);
  63
  64     apic_done_servicing();
  65
  66     asm volatile("pushl %0\n"
  67                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)
  68                  : "memory"); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  69 }
  70
  71 int
  72 can_schedule(struct proc_info* proc)
  73 {
  74     if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGCONT)) {
  75         __SIGCLEAR(proc->sig_pending, _SIGSTOP);
  76     } else if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGSTOP)) {
  77         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
  78         return 0;
  79     }
  80
  81     return 1;
  82 }
  83
  84 void
  85 check_sleepers()
  86 {
  87     struct proc_info* leader = sched_ctx._procs[0];
  88     struct proc_info *pos, *n;
  89     time_t now = clock_systime();
  90     llist_for_each(pos, n, &leader->sleep.sleepers, sleep.sleepers)
  91     {
  92         if (PROC_TERMINATED(pos->state)) {
  93             goto del;
  94         }
  95
  96         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
  97         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
  98
  99         if (wtime && now >= wtime) {
 100             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 101             pos->state = PS_READY;
 102         }
 103
 104         if (atime && now >= atime) {
 105             pos->sleep.alarm_time = 0;
 106             __SIGSET(pos->sig_pending, _SIGALRM);
 107         }
 108
 109         if (!wtime && !atime) {
 110         del:
 111             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 112         }
 113     }
 114 }
 115
 116 void
 117 schedule()
 118 {
 119     if (!sched_ctx.ptable_len) {
 120         return;
 121     }
 122
 123     // 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……
 124     cpu_disable_interrupt();
 125     struct proc_info* next;
 126     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
 127     int ptr = prev_ptr;
 128
 129     if (!(__current->state & ~PS_RUNNING)) {
 130         __current->state = PS_READY;
 131     }
 132
 133     check_sleepers();
 134
 135     // round-robin scheduler
 136 redo:
 137     do {
 138         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 139         next = sched_ctx._procs[ptr];
 140     } while (!next || (next->state != PS_READY && ptr != prev_ptr));
 141
 142     sched_ctx.procs_index = ptr;
 143
 144     if (!can_schedule(next)) {
 145         // 如果该进程不给予调度，则尝试重新选择
 146         goto redo;
 147     }
 148
 149     run(next);
 150 }
 151
 152 void
 153 sched_yieldk()
 154 {
 155     cpu_enable_interrupt();
 156     cpu_int(LUNAIX_SCHED);
 157 }
 158
 159 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 160 {
 161     if (!seconds) {
 162         return 0;
 163     }
 164
 165     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 166         return (__current->sleep.wakeup_time - clock_systime()) / 1000U;
 167     }
 168
 169     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 170     __current->sleep.wakeup_time = clock_systime() + seconds * 1000;
 171     llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 172
 173     __current->intr_ctx.registers.eax = seconds;
 174     __current->state = PS_BLOCKED;
 175     schedule();
 176 }
 177
 178 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 179 {
 180     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 181     time_t now = clock_systime();
 182
 183     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds * 1000 : 0;
 184
 185     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 186     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 187         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 188     }
 189
 190     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) / 1000 : 0;
 191 }
 192
 193 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 194 {
 195     terminate_proc(status);
 196     schedule();
 197 }
 198
 199 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 200 {
 201     schedule();
 202 }
 203
 204 pid_t
 205 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 206
 207 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 208 {
 209     return _wait(-1, status, 0);
 210 }
 211
 212 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 213 {
 214     return _wait(pid, status, options);
 215 }
 216
 217 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 218 {
 219     return __current->k_status;
 220 }
 221
 222 pid_t
 223 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 224 {
 225     pid_t cur = __current->pid;
 226     int status_flags = 0;
 227     struct proc_info *proc, *n;
 228     if (llist_empty(&__current->children)) {
 229         return -1;
 230     }
 231
 232     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 233 repeat:
 234     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 235     {
 236         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 237             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 238                 status_flags |= PEXITTERM;
 239                 goto done;
 240             }
 241             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 242                 status_flags |= PEXITSTOP;
 243                 goto done;
 244             }
 245         }
 246     }
 247     if ((options & WNOHANG)) {
 248         return 0;
 249     }
 250     // 放弃当前的运行机会
 251     sched_yieldk();
 252     goto repeat;
 253
 254 done:
 255     status_flags |= PEXITSIG * (proc->sig_inprogress != 0);
 256     if (status) {
 257         *status = proc->exit_code | status_flags;
 258     }
 259     return destroy_process(proc->pid);
 260 }
 261
 262 struct proc_info*
 263 alloc_process()
 264 {
 265     pid_t i = 0;
 266     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 267         ;
 268
 269     if (i == MAX_PROCESS) {
 270         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 271     }
 272
 273     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 274         sched_ctx.ptable_len++;
 275     }
 276
 277     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 278
 279     proc->state = PS_CREATED;
 280     proc->pid = i;
 281     proc->created = clock_systime();
 282     proc->pgid = proc->pid;
 283     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 284
 285     llist_init_head(&proc->mm.regions.head);
 286     llist_init_head(&proc->tasks);
 287     llist_init_head(&proc->children);
 288     llist_init_head(&proc->grp_member);
 289     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 290     waitq_init(&proc->waitqueue);
 291
 292     sched_ctx._procs[i] = proc;
 293
 294     return proc;
 295 }
 296
 297 void
 298 commit_process(struct proc_info* process)
 299 {
 300     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 301
 302     if (process->state != PS_CREATED) {
 303         __current->k_status = EINVAL;
 304         return;
 305     }
 306
 307     // every process is the child of first process (pid=1)
 308     if (!process->parent) {
 309         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 310     }
 311
 312     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 313     llist_append(&sched_ctx._procs[0]->tasks, &process->tasks);
 314
 315     process->state = PS_READY;
 316 }
 317
 318 // from <kernel/process.c>
 319 extern void
 320 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point);
 321
 322 pid_t
 323 destroy_process(pid_t pid)
 324 {
 325     int index = pid;
 326     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 327         __current->k_status = EINVAL;
 328         return;
 329     }
 330     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[index];
 331     sched_ctx._procs[index] = 0;
 332
 333     llist_delete(&proc->siblings);
 334     llist_delete(&proc->grp_member);
 335     llist_delete(&proc->tasks);
 336     llist_delete(&proc->sleep.sleepers);
 337
 338     if (proc->cwd) {
 339         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 340     }
 341
 342     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 343         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 344         if (fd)
 345             vfs_pclose(fd->file, pid);
 346     }
 347
 348     vfree(proc->fdtable);
 349
 350     struct mm_region *pos, *n;
 351     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions.head, head)
 352     {
 353         vfree(pos);
 354     }
 355
 356     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, proc->page_table);
 357
 358     __del_pagetable(pid, PD_MOUNT_1);
 359
 360     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 361
 362     cake_release(proc_pile, proc);
 363
 364     return pid;
 365 }
 366
 367 void
 368 terminate_proc(int exit_code)
 369 {
 370     __current->state = PS_TERMNAT;
 371     __current->exit_code = exit_code;
 372
 373     __SIGSET(__current->parent->sig_pending, _SIGCHLD);
 374 }
 375
 376 struct proc_info*
 377 get_process(pid_t pid)
 378 {
 379     int index = pid;
 380     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 381         return NULL;
 382     }
 383     return sched_ctx._procs[index];
 384 }
 385
 386 int
 387 orphaned_proc(pid_t pid)
 388 {
 389     if (!pid)
 390         return 0;
 391     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 392         return 0;
 393     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 394     struct proc_info* parent = proc->parent;
 395
 396     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 397     // 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
 398     return PROC_TERMINATED(parent->state) || parent->created > proc->created;
 399 }