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/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 #define PROC_TABLE_SIZE 8192
  21 #define MAX_PROCESS (PROC_TABLE_SIZE / sizeof(uintptr_t))
  22
  23 volatile struct proc_info* __current;
  24
  25 struct proc_info dummy;
  26
  27 struct scheduler sched_ctx;
  28
  29 struct cake_pile* proc_pile;
  30
  31 LOG_MODULE("SCHED")
  32
  33 void
  34 sched_init()
  35 {
  36     // size_t pg_size = ROUNDUP(sizeof(struct proc_info) * MAX_PROCESS, 0x1000);
  37
  38     // for (size_t i = 0; i <= pg_size; i += 4096) {
  39     //     uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, PP_FGPERSIST);
  40     //     vmm_set_mapping(
  41     //       PD_REFERENCED, PROC_START + i, pa, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  42     // }
  43
  44     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  45     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  46
  47     sched_ctx = (struct scheduler){ ._procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE),
  48                                     .ptable_len = 0,
  49                                     .procs_index = 0 };
  50 }
  51
  52 void
  53 run(struct proc_info* proc)
  54 {
  55     proc->state = PS_RUNNING;
  56
  57     /*
  58         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  59         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
  60           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
  61           另一次调度。
  62         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
  63         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）
  64     */
  65     tss_update_esp(proc->intr_ctx.registers.esp);
  66
  67     apic_done_servicing();
  68
  69     asm volatile("pushl %0\n"
  70                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)
  71                  : "memory"); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  72 }
  73
  74 int
  75 can_schedule(struct proc_info* proc)
  76 {
  77     if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGCONT)) {
  78         __SIGCLEAR(proc->sig_pending, _SIGSTOP);
  79     } else if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGSTOP)) {
  80         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
  81         return 0;
  82     }
  83
  84     return 1;
  85 }
  86
  87 void
  88 check_sleepers()
  89 {
  90     struct proc_info* leader = sched_ctx._procs[0];
  91     struct proc_info *pos, *n;
  92     time_t now = clock_systime();
  93     llist_for_each(pos, n, &leader->sleep.sleepers, sleep.sleepers)
  94     {
  95         if (PROC_TERMINATED(pos->state)) {
  96             goto del;
  97         }
  98
  99         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 100         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 101
 102         if (wtime && now >= wtime) {
 103             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 104             pos->state = PS_READY;
 105         }
 106
 107         if (atime && now >= atime) {
 108             pos->sleep.alarm_time = 0;
 109             __SIGSET(pos->sig_pending, _SIGALRM);
 110         }
 111
 112         if (!wtime && !atime) {
 113         del:
 114             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 115         }
 116     }
 117 }
 118
 119 void
 120 schedule()
 121 {
 122     if (!sched_ctx.ptable_len) {
 123         return;
 124     }
 125
 126     // 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……
 127     cpu_disable_interrupt();
 128     struct proc_info* next;
 129     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
 130     int ptr = prev_ptr;
 131
 132     if (!(__current->state & ~PS_RUNNING)) {
 133         __current->state = PS_READY;
 134     }
 135
 136     check_sleepers();
 137
 138     // round-robin scheduler
 139 redo:
 140     do {
 141         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 142         next = sched_ctx._procs[ptr];
 143     } while (!next || (next->state != PS_READY && ptr != prev_ptr));
 144
 145     sched_ctx.procs_index = ptr;
 146
 147     if (!can_schedule(next)) {
 148         // 如果该进程不给予调度，则尝试重新选择
 149         goto redo;
 150     }
 151
 152     run(next);
 153 }
 154
 155 void
 156 sched_yieldk()
 157 {
 158     cpu_enable_interrupt();
 159     cpu_int(LUNAIX_SCHED);
 160 }
 161
 162 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 163 {
 164     if (!seconds) {
 165         return 0;
 166     }
 167
 168     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 169         return (__current->sleep.wakeup_time - clock_systime()) / 1000U;
 170     }
 171
 172     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 173     __current->sleep.wakeup_time = clock_systime() + seconds * 1000;
 174     llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 175
 176     __current->intr_ctx.registers.eax = seconds;
 177     __current->state = PS_BLOCKED;
 178     schedule();
 179 }
 180
 181 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 182 {
 183     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 184     time_t now = clock_systime();
 185
 186     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds * 1000 : 0;
 187
 188     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 189     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 190         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 191     }
 192
 193     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) / 1000 : 0;
 194 }
 195
 196 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 197 {
 198     terminate_proc(status);
 199     schedule();
 200 }
 201
 202 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 203 {
 204     schedule();
 205 }
 206
 207 pid_t
 208 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 209
 210 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 211 {
 212     return _wait(-1, status, 0);
 213 }
 214
 215 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 216 {
 217     return _wait(pid, status, options);
 218 }
 219
 220 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 221 {
 222     return __current->k_status;
 223 }
 224
 225 pid_t
 226 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 227 {
 228     pid_t cur = __current->pid;
 229     int status_flags = 0;
 230     struct proc_info *proc, *n;
 231     if (llist_empty(&__current->children)) {
 232         return -1;
 233     }
 234
 235     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 236 repeat:
 237     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 238     {
 239         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 240             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 241                 status_flags |= PEXITTERM;
 242                 goto done;
 243             }
 244             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 245                 status_flags |= PEXITSTOP;
 246                 goto done;
 247             }
 248         }
 249     }
 250     if ((options & WNOHANG)) {
 251         return 0;
 252     }
 253     // 放弃当前的运行机会
 254     sched_yieldk();
 255     goto repeat;
 256
 257 done:
 258     status_flags |= PEXITSIG * (proc->sig_inprogress != 0);
 259     if (status) {
 260         *status = proc->exit_code | status_flags;
 261     }
 262     return destroy_process(proc->pid);
 263 }
 264
 265 struct proc_info*
 266 alloc_process()
 267 {
 268     pid_t i = 0;
 269     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 270         ;
 271
 272     if (i == MAX_PROCESS) {
 273         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 274     }
 275
 276     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 277         sched_ctx.ptable_len++;
 278     }
 279
 280     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 281
 282     proc->state = PS_CREATED;
 283     proc->pid = i;
 284     proc->created = clock_systime();
 285     proc->pgid = proc->pid;
 286     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 287
 288     llist_init_head(&proc->mm.regions.head);
 289     llist_init_head(&proc->children);
 290     llist_init_head(&proc->grp_member);
 291     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 292     waitq_init(&proc->waitqueue);
 293
 294     sched_ctx._procs[i] = proc;
 295
 296     return proc;
 297 }
 298
 299 void
 300 commit_process(struct proc_info* process)
 301 {
 302     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 303
 304     if (process->state != PS_CREATED) {
 305         __current->k_status = EINVAL;
 306         return;
 307     }
 308
 309     // every process is the child of first process (pid=1)
 310     if (!process->parent) {
 311         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 312     }
 313
 314     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 315
 316     process->state = PS_READY;
 317 }
 318
 319 // from <kernel/process.c>
 320 extern void
 321 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point);
 322
 323 pid_t
 324 destroy_process(pid_t pid)
 325 {
 326     int index = pid;
 327     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 328         __current->k_status = EINVAL;
 329         return;
 330     }
 331     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[index];
 332     sched_ctx._procs[index] = 0;
 333
 334     llist_delete(&proc->siblings);
 335
 336     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 337         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 338         if (fd)
 339             vfs_close(fd->file);
 340     }
 341
 342     vfree(proc->fdtable);
 343
 344     struct mm_region *pos, *n;
 345     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions.head, head)
 346     {
 347         vfree(pos);
 348     }
 349
 350     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, proc->page_table);
 351
 352     __del_pagetable(pid, PD_MOUNT_1);
 353
 354     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 355
 356     cake_release(proc_pile, proc);
 357
 358     return pid;
 359 }
 360
 361 void
 362 terminate_proc(int exit_code)
 363 {
 364     __current->state = PS_TERMNAT;
 365     __current->exit_code = exit_code;
 366
 367     __SIGSET(__current->parent->sig_pending, _SIGCHLD);
 368 }
 369
 370 struct proc_info*
 371 get_process(pid_t pid)
 372 {
 373     int index = pid;
 374     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 375         return NULL;
 376     }
 377     return sched_ctx._procs[index];
 378 }
 379
 380 int
 381 orphaned_proc(pid_t pid)
 382 {
 383     if (!pid)
 384         return 0;
 385     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 386         return 0;
 387     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 388     struct proc_info* parent = proc->parent;
 389
 390     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 391     // 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
 392     return PROC_TERMINATED(parent->state) || parent->created > proc->created;
 393 }