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){ ._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() / 1000;
 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     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 195
 196     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 197         return (__current->sleep.wakeup_time - systime);
 198     }
 199
 200     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 201     __current->sleep.wakeup_time = systime + seconds;
 202
 203     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 204         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 205     }
 206
 207     store_retval(seconds);
 208
 209     block_current();
 210     schedule();
 211
 212     return 0;
 213 }
 214
 215 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 216 {
 217     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 218     time_t now = clock_systime() / 1000;
 219
 220     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 221
 222     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 223     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 224         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 225     }
 226
 227     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 228 }
 229
 230 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 231 {
 232     terminate_proc(status);
 233     schedule();
 234 }
 235
 236 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 237 {
 238     schedule();
 239 }
 240
 241 pid_t
 242 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 243
 244 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 245 {
 246     return _wait(-1, status, 0);
 247 }
 248
 249 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 250 {
 251     return _wait(pid, status, options);
 252 }
 253
 254 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 255 {
 256     return __current->k_status;
 257 }
 258
 259 pid_t
 260 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 261 {
 262     pid_t cur = __current->pid;
 263     int status_flags = 0;
 264     struct proc_info *proc, *n;
 265     if (llist_empty(&__current->children)) {
 266         return -1;
 267     }
 268
 269     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 270 repeat:
 271     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 272     {
 273         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 274             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 275                 status_flags |= PEXITTERM;
 276                 goto done;
 277             }
 278             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 279                 status_flags |= PEXITSTOP;
 280                 goto done;
 281             }
 282         }
 283     }
 284     if ((options & WNOHANG)) {
 285         return 0;
 286     }
 287     // 放弃当前的运行机会
 288     sched_yieldk();
 289     goto repeat;
 290
 291 done:
 292     if (status) {
 293         *status = proc->exit_code | status_flags;
 294     }
 295     return destroy_process(proc->pid);
 296 }
 297
 298 struct proc_info*
 299 alloc_process()
 300 {
 301     pid_t i = 0;
 302     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 303         ;
 304
 305     if (i == MAX_PROCESS) {
 306         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 307     }
 308
 309     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 310         sched_ctx.ptable_len++;
 311     }
 312
 313     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 314
 315     proc->state = PS_CREATED;
 316     proc->pid = i;
 317     proc->mm.pid = i;
 318     proc->created = clock_systime();
 319     proc->pgid = proc->pid;
 320     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 321
 322     llist_init_head(&proc->mm.regions);
 323     llist_init_head(&proc->tasks);
 324     llist_init_head(&proc->children);
 325     llist_init_head(&proc->grp_member);
 326     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 327     waitq_init(&proc->waitqueue);
 328
 329     sched_ctx._procs[i] = proc;
 330
 331     return proc;
 332 }
 333
 334 void
 335 commit_process(struct proc_info* process)
 336 {
 337     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 338
 339     if (process->state != PS_CREATED) {
 340         __current->k_status = EINVAL;
 341         return;
 342     }
 343
 344     // every process is the child of first process (pid=1)
 345     if (!process->parent) {
 346         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 347     }
 348
 349     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 350     llist_append(&sched_ctx._procs[0]->tasks, &process->tasks);
 351
 352     process->state = PS_READY;
 353 }
 354
 355 // from <kernel/process.c>
 356 extern void
 357 __del_pagetable(pid_t pid, ptr_t mount_point);
 358
 359 pid_t
 360 destroy_process(pid_t pid)
 361 {
 362     int index = pid;
 363     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 364         __current->k_status = EINVAL;
 365         return -1;
 366     }
 367
 368     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[index];
 369     sched_ctx._procs[index] = 0;
 370
 371     llist_delete(&proc->siblings);
 372     llist_delete(&proc->grp_member);
 373     llist_delete(&proc->tasks);
 374     llist_delete(&proc->sleep.sleepers);
 375
 376     taskfs_invalidate(pid);
 377
 378     if (proc->cwd) {
 379         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 380     }
 381
 382     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 383         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 384         if (fd) {
 385             vfs_pclose(fd->file, pid);
 386             vfs_free_fd(fd);
 387         }
 388     }
 389
 390     vfree(proc->fdtable);
 391
 392     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, proc->page_table);
 393
 394     struct mm_region *pos, *n;
 395     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions, head)
 396     {
 397         mem_sync_pages(VMS_MOUNT_1, pos, pos->start, pos->end - pos->start, 0);
 398         region_release(pos);
 399     }
 400
 401     __del_pagetable(pid, VMS_MOUNT_1);
 402
 403     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 404
 405     cake_release(proc_pile, proc);
 406
 407     return pid;
 408 }
 409
 410 void
 411 terminate_proc(int exit_code)
 412 {
 413     __current->state = PS_TERMNAT;
 414     __current->exit_code = exit_code;
 415
 416     proc_setsignal(__current->parent, _SIGCHLD);
 417 }
 418
 419 struct proc_info*
 420 get_process(pid_t pid)
 421 {
 422     int index = pid;
 423     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 424         return NULL;
 425     }
 426     return sched_ctx._procs[index];
 427 }
 428
 429 int
 430 orphaned_proc(pid_t pid)
 431 {
 432     if (!pid)
 433         return 0;
 434     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 435         return 0;
 436     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 437     struct proc_info* parent = proc->parent;
 438
 439     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 440     // 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
 441     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 442 }