lunaix-os/kernel/process/sched.c

   1 #include <sys/abi.h>
   2 #include <sys/interrupts.h>
   3
   4 #include <hal/apic.h>
   5 #include <hal/cpu.h>
   6
   7 #include <lunaix/fs/taskfs.h>
   8 #include <lunaix/mm/cake.h>
   9 #include <lunaix/mm/mmap.h>
  10 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  11 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  12 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  13 #include <lunaix/process.h>
  14 #include <lunaix/sched.h>
  15 #include <lunaix/signal.h>
  16 #include <lunaix/spike.h>
  17 #include <lunaix/status.h>
  18 #include <lunaix/syscall.h>
  19 #include <lunaix/syslog.h>
  20
  21 #include <klibc/string.h>
  22
  23 volatile struct proc_info* __current;
  24
  25 static struct proc_info dummy_proc;
  26
  27 struct proc_info dummy;
  28
  29 struct scheduler sched_ctx;
  30
  31 struct cake_pile* proc_pile;
  32
  33 LOG_MODULE("SCHED")
  34
  35 void
  36 sched_init_dummy();
  37
  38 void
  39 sched_init()
  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     // 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     /*
  83         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  84         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
  85           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
  86           另一次调度。
  87         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
  88         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）
  89     */
  90
  91     apic_done_servicing();
  92
  93     asm volatile("pushl %0\n"
  94                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)
  95                  : "memory"); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  96 }
  97
  98 int
  99 can_schedule(struct proc_info* proc)
 100 {
 101     if (!proc) {
 102         return 0;
 103     }
 104
 105     struct sighail* sh = &proc->sigctx;
 106
 107     if ((proc->state & PS_PAUSED)) {
 108         return !!(sh->sig_pending & ~1);
 109     }
 110
 111     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 112         sigset_clear(sh->sig_pending, _SIGSTOP);
 113     } else if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 114         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
 115         return 0;
 116     }
 117
 118     return (proc->state == PS_READY);
 119 }
 120
 121 void
 122 check_sleepers()
 123 {
 124     struct proc_info* leader = sched_ctx._procs[0];
 125     struct proc_info *pos, *n;
 126     time_t now = clock_systime();
 127     llist_for_each(pos, n, &leader->sleep.sleepers, sleep.sleepers)
 128     {
 129         if (proc_terminated(pos)) {
 130             goto del;
 131         }
 132
 133         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 134         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 135
 136         if (wtime && now >= wtime) {
 137             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 138             pos->state = PS_READY;
 139         }
 140
 141         if (atime && now >= atime) {
 142             pos->sleep.alarm_time = 0;
 143             proc_setsignal(pos, _SIGALRM);
 144         }
 145
 146         if (!wtime && !atime) {
 147         del:
 148             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 149         }
 150     }
 151 }
 152
 153 void
 154 schedule()
 155 {
 156     if (!sched_ctx.ptable_len) {
 157         return;
 158     }
 159
 160     // 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……
 161     cpu_disable_interrupt();
 162     struct proc_info* next;
 163     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
 164     int ptr = prev_ptr;
 165     int found = 0;
 166
 167     if (!(__current->state & ~PS_RUNNING)) {
 168         __current->state = PS_READY;
 169     }
 170
 171     check_sleepers();
 172
 173     // round-robin scheduler
 174     do {
 175         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 176         next = sched_ctx._procs[ptr];
 177
 178         if (!(found = can_schedule(next))) {
 179             if (ptr == prev_ptr) {
 180                 next = &dummy_proc;
 181                 goto done;
 182             }
 183         }
 184     } while (!found);
 185
 186     sched_ctx.procs_index = ptr;
 187
 188 done:
 189     run(next);
 190 }
 191
 192 void
 193 sched_yieldk()
 194 {
 195     cpu_enable_interrupt();
 196     cpu_trap_sched();
 197 }
 198
 199 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 200 {
 201     if (!seconds) {
 202         return 0;
 203     }
 204
 205     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 206         return (__current->sleep.wakeup_time - clock_systime()) / 1000U;
 207     }
 208
 209     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 210     __current->sleep.wakeup_time = clock_systime() + seconds * 1000;
 211
 212     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 213         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 214     }
 215
 216     store_retval(seconds);
 217
 218     block_current();
 219     schedule();
 220
 221     return 0;
 222 }
 223
 224 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 225 {
 226     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 227     time_t now = clock_systime();
 228
 229     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds * 1000 : 0;
 230
 231     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 232     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 233         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 234     }
 235
 236     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) / 1000 : 0;
 237 }
 238
 239 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 240 {
 241     terminate_proc(status);
 242     schedule();
 243 }
 244
 245 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 246 {
 247     schedule();
 248 }
 249
 250 pid_t
 251 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 252
 253 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 254 {
 255     return _wait(-1, status, 0);
 256 }
 257
 258 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 259 {
 260     return _wait(pid, status, options);
 261 }
 262
 263 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 264 {
 265     return __current->k_status;
 266 }
 267
 268 pid_t
 269 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 270 {
 271     pid_t cur = __current->pid;
 272     int status_flags = 0;
 273     struct proc_info *proc, *n;
 274     if (llist_empty(&__current->children)) {
 275         return -1;
 276     }
 277
 278     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 279 repeat:
 280     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 281     {
 282         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 283             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 284                 status_flags |= PEXITTERM;
 285                 goto done;
 286             }
 287             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 288                 status_flags |= PEXITSTOP;
 289                 goto done;
 290             }
 291         }
 292     }
 293     if ((options & WNOHANG)) {
 294         return 0;
 295     }
 296     // 放弃当前的运行机会
 297     sched_yieldk();
 298     goto repeat;
 299
 300 done:
 301     if (status) {
 302         *status = proc->exit_code | status_flags;
 303     }
 304     return destroy_process(proc->pid);
 305 }
 306
 307 struct proc_info*
 308 alloc_process()
 309 {
 310     pid_t i = 0;
 311     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 312         ;
 313
 314     if (i == MAX_PROCESS) {
 315         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 316     }
 317
 318     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 319         sched_ctx.ptable_len++;
 320     }
 321
 322     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 323
 324     proc->state = PS_CREATED;
 325     proc->pid = i;
 326     proc->mm.pid = i;
 327     proc->created = clock_systime();
 328     proc->pgid = proc->pid;
 329     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 330
 331     llist_init_head(&proc->mm.regions);
 332     llist_init_head(&proc->tasks);
 333     llist_init_head(&proc->children);
 334     llist_init_head(&proc->grp_member);
 335     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 336     waitq_init(&proc->waitqueue);
 337
 338     sched_ctx._procs[i] = proc;
 339
 340     return proc;
 341 }
 342
 343 void
 344 commit_process(struct proc_info* process)
 345 {
 346     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 347
 348     if (process->state != PS_CREATED) {
 349         __current->k_status = EINVAL;
 350         return;
 351     }
 352
 353     // every process is the child of first process (pid=1)
 354     if (!process->parent) {
 355         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 356     }
 357
 358     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 359     llist_append(&sched_ctx._procs[0]->tasks, &process->tasks);
 360
 361     process->state = PS_READY;
 362 }
 363
 364 // from <kernel/process.c>
 365 extern void
 366 __del_pagetable(pid_t pid, ptr_t mount_point);
 367
 368 pid_t
 369 destroy_process(pid_t pid)
 370 {
 371     int index = pid;
 372     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 373         __current->k_status = EINVAL;
 374         return -1;
 375     }
 376
 377     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[index];
 378     sched_ctx._procs[index] = 0;
 379
 380     llist_delete(&proc->siblings);
 381     llist_delete(&proc->grp_member);
 382     llist_delete(&proc->tasks);
 383     llist_delete(&proc->sleep.sleepers);
 384
 385     taskfs_invalidate(pid);
 386
 387     if (proc->cwd) {
 388         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 389     }
 390
 391     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 392         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 393         if (fd) {
 394             vfs_pclose(fd->file, pid);
 395             vfs_free_fd(fd);
 396         }
 397     }
 398
 399     vfree(proc->fdtable);
 400
 401     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, proc->page_table);
 402
 403     struct mm_region *pos, *n;
 404     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions, head)
 405     {
 406         mem_sync_pages(VMS_MOUNT_1, pos, pos->start, pos->end - pos->start, 0);
 407         region_release(pos);
 408     }
 409
 410     __del_pagetable(pid, VMS_MOUNT_1);
 411
 412     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 413
 414     cake_release(proc_pile, proc);
 415
 416     return pid;
 417 }
 418
 419 void
 420 terminate_proc(int exit_code)
 421 {
 422     __current->state = PS_TERMNAT;
 423     __current->exit_code = exit_code;
 424
 425     proc_setsignal(__current->parent, _SIGCHLD);
 426 }
 427
 428 struct proc_info*
 429 get_process(pid_t pid)
 430 {
 431     int index = pid;
 432     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 433         return NULL;
 434     }
 435     return sched_ctx._procs[index];
 436 }
 437
 438 int
 439 orphaned_proc(pid_t pid)
 440 {
 441     if (!pid)
 442         return 0;
 443     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 444         return 0;
 445     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 446     struct proc_info* parent = proc->parent;
 447
 448     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 449     // 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
 450     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 451 }