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