lunaix-os/kernel/process/sched.c

   1 #include <sys/abi.h>
   2 #include <sys/interrupts.h>
   3 #include <sys/mm/mempart.h>
   4
   5 #include <hal/intc.h>
   6 #include <sys/cpu.h>
   7
   8 #include <lunaix/fs/taskfs.h>
   9 #include <lunaix/mm/cake.h>
  10 #include <lunaix/mm/mmap.h>
  11 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  12 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  13 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  14 #include <lunaix/process.h>
  15 #include <lunaix/sched.h>
  16 #include <lunaix/signal.h>
  17 #include <lunaix/spike.h>
  18 #include <lunaix/status.h>
  19 #include <lunaix/syscall.h>
  20 #include <lunaix/syslog.h>
  21
  22 #include <klibc/string.h>
  23
  24 volatile struct proc_info* __current;
  25
  26 static struct proc_info dummy_proc;
  27
  28 struct proc_info dummy;
  29
  30 struct scheduler sched_ctx;
  31
  32 struct cake_pile* proc_pile;
  33
  34 LOG_MODULE("SCHED")
  35
  36 void
  37 sched_init_dummy();
  38
  39 void
  40 sched_init()
  41 {
  42     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  43     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  44
  45     sched_ctx = (struct scheduler){
  46         ._procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE), .ptable_len = 0, .procs_index = 0};
  47
  48     // TODO initialize dummy_proc
  49     sched_init_dummy();
  50 }
  51
  52 #define DUMMY_STACK_SIZE 2048
  53
  54 void
  55 sched_init_dummy()
  56 {
  57     // This surely need to be simplified or encapsulated!
  58     // It is a living nightmare!
  59
  60     extern void my_dummy();
  61     static char dummy_stack[DUMMY_STACK_SIZE] __attribute__((aligned(16)));
  62
  63     ptr_t stktop = (ptr_t)dummy_stack + DUMMY_STACK_SIZE;
  64
  65     dummy_proc = (struct proc_info){};
  66
  67     proc_init_transfer(&dummy_proc, stktop, (ptr_t)my_dummy, TRANSFER_IE);
  68
  69     dummy_proc.page_table = cpu_ldvmspace();
  70     dummy_proc.state = PS_READY;
  71     dummy_proc.parent = &dummy_proc;
  72     dummy_proc.pid = KERNEL_PID;
  73
  74     __current = &dummy_proc;
  75 }
  76
  77 void
  78 run(struct proc_info* proc)
  79 {
  80     proc->state = PS_RUNNING;
  81
  82     intc_notify_eos(0);
  83     switch_context(proc);
  84 }
  85
  86 int
  87 can_schedule(struct proc_info* proc)
  88 {
  89     if (!proc) {
  90         return 0;
  91     }
  92
  93     struct sighail* sh = &proc->sigctx;
  94
  95     if ((proc->state & PS_PAUSED)) {
  96         return !!(sh->sig_pending & ~1);
  97     }
  98     if ((proc->state & PS_BLOCKED)) {
  99         return sigset_test(sh->sig_pending, _SIGINT);
 100     }
 101
 102     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 103         sigset_clear(sh->sig_pending, _SIGSTOP);
 104     } else if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 105         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
 106         return 0;
 107     }
 108
 109     return (proc->state == PS_READY);
 110 }
 111
 112 void
 113 check_sleepers()
 114 {
 115     struct proc_info* leader = sched_ctx._procs[0];
 116     struct proc_info *pos, *n;
 117     time_t now = clock_systime() / 1000;
 118     llist_for_each(pos, n, &leader->sleep.sleepers, sleep.sleepers)
 119     {
 120         if (proc_terminated(pos)) {
 121             goto del;
 122         }
 123
 124         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 125         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 126
 127         if (wtime && now >= wtime) {
 128             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 129             pos->state = PS_READY;
 130         }
 131
 132         if (atime && now >= atime) {
 133             pos->sleep.alarm_time = 0;
 134             proc_setsignal(pos, _SIGALRM);
 135         }
 136
 137         if (!wtime && !atime) {
 138         del:
 139             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 140         }
 141     }
 142 }
 143
 144 void
 145 schedule()
 146 {
 147     if (!sched_ctx.ptable_len) {
 148         return;
 149     }
 150
 151     // 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……
 152     cpu_disable_interrupt();
 153     struct proc_info* next;
 154     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
 155     int ptr = prev_ptr;
 156     int found = 0;
 157
 158     if (!(__current->state & ~PS_RUNNING)) {
 159         __current->state = PS_READY;
 160     }
 161
 162     check_sleepers();
 163
 164     // round-robin scheduler
 165     do {
 166         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 167         next = sched_ctx._procs[ptr];
 168
 169         if (!(found = can_schedule(next))) {
 170             if (ptr == prev_ptr) {
 171                 next = &dummy_proc;
 172                 goto done;
 173             }
 174         }
 175     } while (!found);
 176
 177     sched_ctx.procs_index = ptr;
 178
 179 done:
 180     run(next);
 181 }
 182
 183 void
 184 sched_yieldk()
 185 {
 186     cpu_enable_interrupt();
 187     cpu_trap_sched();
 188 }
 189
 190 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 191 {
 192     if (!seconds) {
 193         return 0;
 194     }
 195
 196     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 197
 198     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 199         return (__current->sleep.wakeup_time - systime);
 200     }
 201
 202     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 203     __current->sleep.wakeup_time = systime + seconds;
 204
 205     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 206         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 207     }
 208
 209     store_retval(seconds);
 210
 211     block_current();
 212     schedule();
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 218 {
 219     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 220     time_t now = clock_systime() / 1000;
 221
 222     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 223
 224     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 225     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 226         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 227     }
 228
 229     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 230 }
 231
 232 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 233 {
 234     terminate_proc(status);
 235     schedule();
 236 }
 237
 238 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 239 {
 240     schedule();
 241 }
 242
 243 pid_t
 244 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 245
 246 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 247 {
 248     return _wait(-1, status, 0);
 249 }
 250
 251 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 252 {
 253     return _wait(pid, status, options);
 254 }
 255
 256 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 257 {
 258     return __current->k_status;
 259 }
 260
 261 pid_t
 262 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 263 {
 264     pid_t cur = __current->pid;
 265     int status_flags = 0;
 266     struct proc_info *proc, *n;
 267     if (llist_empty(&__current->children)) {
 268         return -1;
 269     }
 270
 271     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 272 repeat:
 273     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 274     {
 275         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 276             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 277                 status_flags |= PEXITTERM;
 278                 goto done;
 279             }
 280             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 281                 status_flags |= PEXITSTOP;
 282                 goto done;
 283             }
 284         }
 285     }
 286     if ((options & WNOHANG)) {
 287         return 0;
 288     }
 289     // 放弃当前的运行机会
 290     sched_yieldk();
 291     goto repeat;
 292
 293 done:
 294     if (status) {
 295         *status = proc->exit_code | status_flags;
 296     }
 297     return destroy_process(proc->pid);
 298 }
 299
 300 struct proc_info*
 301 alloc_process()
 302 {
 303     pid_t i = 0;
 304     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 305         ;
 306
 307     if (i == MAX_PROCESS) {
 308         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 309     }
 310
 311     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 312         sched_ctx.ptable_len++;
 313     }
 314
 315     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 316
 317     proc->state = PS_CREATED;
 318     proc->pid = i;
 319     proc->mm.pid = i;
 320     proc->created = clock_systime();
 321     proc->pgid = proc->pid;
 322     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 323
 324     llist_init_head(&proc->mm.regions);
 325     llist_init_head(&proc->tasks);
 326     llist_init_head(&proc->children);
 327     llist_init_head(&proc->grp_member);
 328     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 329
 330     iopoll_init(&proc->pollctx);
 331     waitq_init(&proc->waitqueue);
 332
 333     sched_ctx._procs[i] = proc;
 334
 335     return proc;
 336 }
 337
 338 void
 339 commit_process(struct proc_info* process)
 340 {
 341     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 342
 343     if (process->state != PS_CREATED) {
 344         __current->k_status = EINVAL;
 345         return;
 346     }
 347
 348     // every process is the child of first process (pid=1)
 349     if (!process->parent) {
 350         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 351     }
 352
 353     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 354     llist_append(&sched_ctx._procs[0]->tasks, &process->tasks);
 355
 356     process->state = PS_READY;
 357 }
 358
 359 // from <kernel/process.c>
 360 extern void
 361 __del_pagetable(pid_t pid, ptr_t mount_point);
 362
 363 pid_t
 364 destroy_process(pid_t pid)
 365 {
 366     int index = pid;
 367     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 368         __current->k_status = EINVAL;
 369         return -1;
 370     }
 371
 372     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[index];
 373     sched_ctx._procs[index] = 0;
 374
 375     llist_delete(&proc->siblings);
 376     llist_delete(&proc->grp_member);
 377     llist_delete(&proc->tasks);
 378     llist_delete(&proc->sleep.sleepers);
 379
 380     iopoll_free(pid, &proc->pollctx);
 381
 382     taskfs_invalidate(pid);
 383
 384     if (proc->cwd) {
 385         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 386     }
 387
 388     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 389         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 390         if (fd) {
 391             vfs_pclose(fd->file, pid);
 392             vfs_free_fd(fd);
 393         }
 394     }
 395
 396     vfree(proc->fdtable);
 397
 398     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, proc->page_table);
 399
 400     struct mm_region *pos, *n;
 401     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions, head)
 402     {
 403         mem_sync_pages(VMS_MOUNT_1, pos, pos->start, pos->end - pos->start, 0);
 404         region_release(pos);
 405     }
 406
 407     __del_pagetable(pid, VMS_MOUNT_1);
 408
 409     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 410
 411     cake_release(proc_pile, proc);
 412
 413     return pid;
 414 }
 415
 416 void
 417 terminate_proc(int exit_code)
 418 {
 419     __current->state = PS_TERMNAT;
 420     __current->exit_code = exit_code;
 421
 422     proc_setsignal(__current->parent, _SIGCHLD);
 423 }
 424
 425 struct proc_info*
 426 get_process(pid_t pid)
 427 {
 428     int index = pid;
 429     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 430         return NULL;
 431     }
 432     return sched_ctx._procs[index];
 433 }
 434
 435 int
 436 orphaned_proc(pid_t pid)
 437 {
 438     if (!pid)
 439         return 0;
 440     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 441         return 0;
 442     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 443     struct proc_info* parent = proc->parent;
 444
 445     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 446     // 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
 447     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 448 }