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/kalloc.h>
   8 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   9 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  10 #include <lunaix/process.h>
  11 #include <lunaix/sched.h>
  12 #include <lunaix/signal.h>
  13 #include <lunaix/spike.h>
  14 #include <lunaix/status.h>
  15 #include <lunaix/syscall.h>
  16 #include <lunaix/syslog.h>
  17
  18 #define MAX_PROCESS 512
  19
  20 volatile struct proc_info* __current;
  21
  22 struct proc_info dummy;
  23
  24 struct scheduler sched_ctx;
  25
  26 LOG_MODULE("SCHED")
  27
  28 void
  29 sched_init()
  30 {
  31     size_t pg_size = ROUNDUP(sizeof(struct proc_info) * MAX_PROCESS, 0x1000);
  32
  33     for (size_t i = 0; i <= pg_size; i += 4096) {
  34         uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, PP_FGPERSIST);
  35         vmm_set_mapping(
  36           PD_REFERENCED, PROC_START + i, pa, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  37     }
  38
  39     sched_ctx = (struct scheduler){ ._procs = (struct proc_info*)PROC_START,
  40                                     .ptable_len = 0,
  41                                     .procs_index = 0 };
  42 }
  43
  44 void
  45 run(struct proc_info* proc)
  46 {
  47     proc->state = PROC_RUNNING;
  48
  49     /*
  50         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  51         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
  52           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
  53           另一次调度。
  54         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
  55         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）
  56     */
  57     tss_update_esp(proc->intr_ctx.registers.esp);
  58
  59     apic_done_servicing();
  60
  61     asm volatile("pushl %0\n"
  62                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  63 }
  64
  65 int
  66 can_schedule(struct proc_info* proc)
  67 {
  68     if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGKILL)) {
  69         // 如果进程受到SIGKILL，则直接终止，该进程不给予调度。
  70         terminate_proc(PEXITNUM(PEXITSIG, _SIGKILL));
  71         return 0;
  72     } else if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGCONT)) {
  73         __SIGCLEAR(proc->sig_pending, _SIGSTOP);
  74     } else if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGSTOP)) {
  75         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
  76         return 0;
  77     }
  78
  79     return 1;
  80 }
  81
  82 void
  83 schedule()
  84 {
  85     if (!sched_ctx.ptable_len) {
  86         return;
  87     }
  88
  89     // 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……
  90     cpu_disable_interrupt();
  91     struct proc_info* next;
  92     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
  93     int ptr = prev_ptr;
  94
  95     if (!(__current->state & ~PROC_RUNNING)) {
  96         __current->state = PROC_STOPPED;
  97     }
  98
  99     // round-robin scheduler
 100 redo:
 101     do {
 102         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 103         next = &sched_ctx._procs[ptr];
 104     } while (next->state != PROC_STOPPED && ptr != prev_ptr);
 105
 106     sched_ctx.procs_index = ptr;
 107
 108     if (!can_schedule(next)) {
 109         // 如果该进程不给予调度，则尝试重新选择
 110         goto redo;
 111     }
 112
 113     run(next);
 114 }
 115
 116 static void
 117 proc_timer_callback(struct proc_info* proc)
 118 {
 119     proc->timer = NULL;
 120     proc->state = PROC_STOPPED;
 121 }
 122
 123 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 124 {
 125     // FIXME: sleep的实现或许需要改一下。专门绑一个计时器好像没有必要……
 126     if (!seconds) {
 127         return 0;
 128     }
 129
 130     if (__current->timer) {
 131         return __current->timer->counter / timer_context()->running_frequency;
 132     }
 133
 134     struct lx_timer* timer =
 135       timer_run_second(seconds, proc_timer_callback, __current, 0);
 136     __current->timer = timer;
 137     __current->intr_ctx.registers.eax = seconds;
 138     __current->state = PROC_BLOCKED;
 139     schedule();
 140 }
 141
 142 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 143 {
 144     terminate_proc(status);
 145     schedule();
 146 }
 147
 148 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 149 {
 150     schedule();
 151 }
 152
 153 pid_t
 154 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 155
 156 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 157 {
 158     return _wait(-1, status, 0);
 159 }
 160
 161 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 162 {
 163     return _wait(pid, status, options);
 164 }
 165
 166 pid_t
 167 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 168 {
 169     pid_t cur = __current->pid;
 170     int status_flags = 0;
 171     struct proc_info *proc, *n;
 172     if (llist_empty(&__current->children)) {
 173         return -1;
 174     }
 175
 176     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 177     cpu_enable_interrupt();
 178 repeat:
 179     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 180     {
 181         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 182             if (proc->state == PROC_TERMNAT && !options) {
 183                 status_flags |= PEXITTERM;
 184                 goto done;
 185             }
 186             if (proc->state == PROC_STOPPED && (options & WUNTRACED)) {
 187                 status_flags |= PEXITSTOP;
 188                 goto done;
 189             }
 190         }
 191     }
 192     if ((options & WNOHANG)) {
 193         return 0;
 194     }
 195     // 放弃当前的运行机会
 196     sched_yield();
 197     goto repeat;
 198
 199 done:
 200     cpu_disable_interrupt();
 201     status_flags |= PEXITSIG * (proc->sig_inprogress != 0);
 202     *status = proc->exit_code | status_flags;
 203     return destroy_process(proc->pid);
 204 }
 205
 206 struct proc_info*
 207 alloc_process()
 208 {
 209     pid_t i = 0;
 210     for (;
 211          i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i].state != PROC_DESTROY;
 212          i++)
 213         ;
 214
 215     if (i == MAX_PROCESS) {
 216         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 217     }
 218
 219     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 220         sched_ctx.ptable_len++;
 221     }
 222
 223     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[i];
 224     memset(proc, 0, sizeof(*proc));
 225
 226     proc->state = PROC_CREATED;
 227     proc->pid = i;
 228     proc->created = clock_systime();
 229     proc->pgid = proc->pid;
 230
 231     llist_init_head(&proc->mm.regions);
 232     llist_init_head(&proc->children);
 233     llist_init_head(&proc->grp_member);
 234
 235     return proc;
 236 }
 237
 238 void
 239 commit_process(struct proc_info* process)
 240 {
 241     assert(process == &sched_ctx._procs[process->pid]);
 242
 243     if (process->state != PROC_CREATED) {
 244         __current->k_status = LXINVL;
 245         return;
 246     }
 247
 248     // every process is the child of first process (pid=1)
 249     if (!process->parent) {
 250         process->parent = &sched_ctx._procs[1];
 251     }
 252
 253     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 254
 255     process->state = PROC_STOPPED;
 256 }
 257
 258 // from <kernel/process.c>
 259 extern void
 260 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point);
 261
 262 pid_t
 263 destroy_process(pid_t pid)
 264 {
 265     int index = pid;
 266     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 267         __current->k_status = LXINVLDPID;
 268         return;
 269     }
 270     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[index];
 271     proc->state = PROC_DESTROY;
 272     llist_delete(&proc->siblings);
 273
 274     struct mm_region *pos, *n;
 275     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions.head, head)
 276     {
 277         lxfree(pos);
 278     }
 279
 280     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, proc->page_table);
 281
 282     __del_pagetable(pid, PD_MOUNT_1);
 283
 284     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 285
 286     return pid;
 287 }
 288
 289 void
 290 terminate_proc(int exit_code)
 291 {
 292     __current->state = PROC_TERMNAT;
 293     __current->exit_code = exit_code;
 294
 295     __SIGSET(__current->parent->sig_pending, _SIGCHLD);
 296 }
 297
 298 struct proc_info*
 299 get_process(pid_t pid)
 300 {
 301     int index = pid;
 302     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 303         return NULL;
 304     }
 305     return &sched_ctx._procs[index];
 306 }
 307
 308 int
 309 orphaned_proc(pid_t pid)
 310 {
 311     if (!pid)
 312         return 0;
 313     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 314         return 0;
 315     struct proc_info* proc = &sched_ctx._procs[pid];
 316     struct proc_info* parent = proc->parent;
 317
 318     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 319     // 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
 320     return (parent->state & PROC_TERMMASK) || parent->created > proc->created;
 321 }