lunaix-os/kernel/process/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/fs/taskfs.h>
   8 #include <lunaix/mm/cake.h>
   9 #include <lunaix/mm/kalloc.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 volatile struct proc_info* __current;
  22
  23 struct proc_info dummy;
  24
  25 struct scheduler sched_ctx;
  26
  27 struct cake_pile* proc_pile;
  28
  29 LOG_MODULE("SCHED")
  30
  31 void
  32 sched_init()
  33 {
  34     // size_t pg_size = ROUNDUP(sizeof(struct proc_info) * MAX_PROCESS, 0x1000);
  35
  36     // for (size_t i = 0; i <= pg_size; i += 4096) {
  37     //     uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, PP_FGPERSIST);
  38     //     vmm_set_mapping(
  39     //       PD_REFERENCED, PROC_START + i, pa, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  40     // }
  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
  50 void
  51 run(struct proc_info* proc)
  52 {
  53     proc->state = PS_RUNNING;
  54
  55     /*
  56         将tss.esp0设置为上次调度前的esp值。
  57         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
  58           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
  59           另一次调度。
  60         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
  61         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）
  62     */
  63     tss_update_esp(proc->intr_ctx.registers.esp);
  64
  65     apic_done_servicing();
  66
  67     asm volatile("pushl %0\n"
  68                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc)
  69                  : "memory"); // kernel/asm/x86/interrupt.S
  70 }
  71
  72 int
  73 can_schedule(struct proc_info* proc)
  74 {
  75     if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGCONT)) {
  76         __SIGCLEAR(proc->sig_pending, _SIGSTOP);
  77     } else if (__SIGTEST(proc->sig_pending, _SIGSTOP)) {
  78         // 如果进程受到SIGSTOP，则该进程不给予调度。
  79         return 0;
  80     }
  81
  82     return 1;
  83 }
  84
  85 void
  86 check_sleepers()
  87 {
  88     struct proc_info* leader = sched_ctx._procs[0];
  89     struct proc_info *pos, *n;
  90     time_t now = clock_systime();
  91     llist_for_each(pos, n, &leader->sleep.sleepers, sleep.sleepers)
  92     {
  93         if (PROC_TERMINATED(pos->state)) {
  94             goto del;
  95         }
  96
  97         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
  98         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
  99
 100         if (wtime && now >= wtime) {
 101             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 102             pos->state = PS_READY;
 103         }
 104
 105         if (atime && now >= atime) {
 106             pos->sleep.alarm_time = 0;
 107             __SIGSET(pos->sig_pending, _SIGALRM);
 108         }
 109
 110         if (!wtime && !atime) {
 111         del:
 112             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 113         }
 114     }
 115 }
 116
 117 void
 118 schedule()
 119 {
 120     if (!sched_ctx.ptable_len) {
 121         return;
 122     }
 123
 124     // 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……
 125     cpu_disable_interrupt();
 126     struct proc_info* next;
 127     int prev_ptr = sched_ctx.procs_index;
 128     int ptr = prev_ptr;
 129
 130     if (!(__current->state & ~PS_RUNNING)) {
 131         __current->state = PS_READY;
 132     }
 133
 134     check_sleepers();
 135
 136     // round-robin scheduler
 137 redo:
 138     do {
 139         ptr = (ptr + 1) % sched_ctx.ptable_len;
 140         next = sched_ctx._procs[ptr];
 141     } while (!next || (next->state != PS_READY && ptr != prev_ptr));
 142
 143     sched_ctx.procs_index = ptr;
 144
 145     if (!can_schedule(next)) {
 146         // 如果该进程不给予调度，则尝试重新选择
 147         goto redo;
 148     }
 149
 150     run(next);
 151 }
 152
 153 void
 154 sched_yieldk()
 155 {
 156     cpu_enable_interrupt();
 157     cpu_int(LUNAIX_SCHED);
 158 }
 159
 160 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 161 {
 162     if (!seconds) {
 163         return 0;
 164     }
 165
 166     if (__current->sleep.wakeup_time) {
 167         return (__current->sleep.wakeup_time - clock_systime()) / 1000U;
 168     }
 169
 170     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 171     __current->sleep.wakeup_time = clock_systime() + seconds * 1000;
 172     llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 173
 174     __current->intr_ctx.registers.eax = seconds;
 175     __current->state = PS_BLOCKED;
 176     schedule();
 177 }
 178
 179 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 180 {
 181     time_t prev_ddl = __current->sleep.alarm_time;
 182     time_t now = clock_systime();
 183
 184     __current->sleep.alarm_time = seconds ? now + seconds * 1000 : 0;
 185
 186     struct proc_info* root_proc = sched_ctx._procs[0];
 187     if (llist_empty(&__current->sleep.sleepers)) {
 188         llist_append(&root_proc->sleep.sleepers, &__current->sleep.sleepers);
 189     }
 190
 191     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) / 1000 : 0;
 192 }
 193
 194 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 195 {
 196     terminate_proc(status);
 197     schedule();
 198 }
 199
 200 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 201 {
 202     schedule();
 203 }
 204
 205 pid_t
 206 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 207
 208 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 209 {
 210     return _wait(-1, status, 0);
 211 }
 212
 213 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 214 {
 215     return _wait(pid, status, options);
 216 }
 217
 218 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 219 {
 220     return __current->k_status;
 221 }
 222
 223 pid_t
 224 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 225 {
 226     pid_t cur = __current->pid;
 227     int status_flags = 0;
 228     struct proc_info *proc, *n;
 229     if (llist_empty(&__current->children)) {
 230         return -1;
 231     }
 232
 233     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 234 repeat:
 235     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 236     {
 237         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 238             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 239                 status_flags |= PEXITTERM;
 240                 goto done;
 241             }
 242             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 243                 status_flags |= PEXITSTOP;
 244                 goto done;
 245             }
 246         }
 247     }
 248     if ((options & WNOHANG)) {
 249         return 0;
 250     }
 251     // 放弃当前的运行机会
 252     sched_yieldk();
 253     goto repeat;
 254
 255 done:
 256     status_flags |= PEXITSIG * (proc->sig_inprogress != 0);
 257     if (status) {
 258         *status = proc->exit_code | status_flags;
 259     }
 260     return destroy_process(proc->pid);
 261 }
 262
 263 struct proc_info*
 264 alloc_process()
 265 {
 266     pid_t i = 0;
 267     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx._procs[i]; i++)
 268         ;
 269
 270     if (i == MAX_PROCESS) {
 271         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 272     }
 273
 274     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 275         sched_ctx.ptable_len++;
 276     }
 277
 278     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 279
 280     proc->state = PS_CREATED;
 281     proc->pid = i;
 282     proc->created = clock_systime();
 283     proc->pgid = proc->pid;
 284     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 285
 286     llist_init_head(&proc->mm.regions.head);
 287     llist_init_head(&proc->tasks);
 288     llist_init_head(&proc->children);
 289     llist_init_head(&proc->grp_member);
 290     llist_init_head(&proc->sleep.sleepers);
 291     waitq_init(&proc->waitqueue);
 292
 293     sched_ctx._procs[i] = proc;
 294
 295     return proc;
 296 }
 297
 298 void
 299 commit_process(struct proc_info* process)
 300 {
 301     assert(process == sched_ctx._procs[process->pid]);
 302
 303     if (process->state != PS_CREATED) {
 304         __current->k_status = EINVAL;
 305         return;
 306     }
 307
 308     // every process is the child of first process (pid=1)
 309     if (!process->parent) {
 310         process->parent = sched_ctx._procs[1];
 311     }
 312
 313     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 314     llist_append(&sched_ctx._procs[0]->tasks, &process->tasks);
 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     llist_delete(&proc->grp_member);
 336     llist_delete(&proc->tasks);
 337     llist_delete(&proc->sleep.sleepers);
 338
 339     taskfs_invalidate(pid);
 340
 341     if (proc->cwd) {
 342         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 343     }
 344
 345     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 346         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 347         if (fd)
 348             vfs_pclose(fd->file, pid);
 349     }
 350
 351     vfree(proc->fdtable);
 352
 353     struct mm_region *pos, *n;
 354     llist_for_each(pos, n, &proc->mm.regions.head, head)
 355     {
 356         vfree(pos);
 357     }
 358
 359     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, proc->page_table);
 360
 361     __del_pagetable(pid, PD_MOUNT_1);
 362
 363     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 364
 365     cake_release(proc_pile, proc);
 366
 367     return pid;
 368 }
 369
 370 void
 371 terminate_proc(int exit_code)
 372 {
 373     __current->state = PS_TERMNAT;
 374     __current->exit_code = exit_code;
 375
 376     __SIGSET(__current->parent->sig_pending, _SIGCHLD);
 377 }
 378
 379 struct proc_info*
 380 get_process(pid_t pid)
 381 {
 382     int index = pid;
 383     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 384         return NULL;
 385     }
 386     return sched_ctx._procs[index];
 387 }
 388
 389 int
 390 orphaned_proc(pid_t pid)
 391 {
 392     if (!pid)
 393         return 0;
 394     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 395         return 0;
 396     struct proc_info* proc = sched_ctx._procs[pid];
 397     struct proc_info* parent = proc->parent;
 398
 399     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 400     // 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
 401     return PROC_TERMINATED(parent->state) || parent->created > proc->created;
 402 }