好 那我们来看一下
这个底层支撑是怎么来完成的
第一个是定时器
定时器主要是用来干什么呢
让进程睡眠 进入等待状态
为此我们有一个do_sleep函数
这个函数就可以让进程睡眠
并进入等待状态
它做什么事情呢
添加一个timer
我们称之为定时器
这个细节后面会讲到
一旦添加timer之后呢
我们会让这个进程进入等待状态
完成schedule 这样它就切换出去
然后让其它新的进程去执行
紧接着呢 我们的时钟
会产生时钟中断
产生时钟中断之后呢
我们会遍历这个timer 的list
这是一个timer_list
挂了很多的timer
我们刚才添加的timer
会添加到这个timer_list里面去
然后看看是否有哪一个定时器
这里面会有个时间 一个限制
这个时间限制是否到期
如果到期之后呢 它就会唤醒进程A
使得我们进程A
从刚才的等待状态变到就绪状态
这就是定时器的大致的工作过程
我们看细节
定时器的数据结构的定义
它里面包含什么呢
什么时候到期
什么时候这个时钟就结束了
然后哪一个进程
当前是跟这个timer绑定在一起的
然后这个timer连到list里面
它这个link 双向链表
这是一个list_entry
那么这个结构就形成了
我们说定时器一个数据结构
那么 timer_list呢
是把所有的timer挂在一起
便于我们这个时钟中断
这个处理例程呢能够对此进行判断
看哪个timer到期了
然后我们再看它这个执行过程
站在进程或者线程角度来看
进程或者线程
它只要调用以下几个函数
比如说sys_sleep等等
最终会调到do_sleep
我们刚才说的
就是内核提供的一个函数
那么do_sleep呢会创建一个timer
就 add_timer
然后给timer做初始化
并让当前这个进程进入等待状态
完成一次schedule
切换到新的一个进程去执行
这就是说 当一个进程
如果说它想睡眠
它要做的一个大致的过程
是这么一回事
那如果说时钟中断产生之后呢
我们可以看到
只要时钟中断一产生
我们的中断服务例程
就会接受这个处理
比如说Trap_dispatch
在我们这个trap.C函数里面
就会进一步去查询这个timer
所对应那个timer_list
总的timer_list里面
是否有哪个timer到期了
如果有哪个timer到期了
它们会把跟这个timer相关的
那个进程给唤醒 wake up_proc
这是我们在进程管理之后
用到的一个很常见的函数
它会把它这个状态
从等待状态变到就绪状态
然后把这个timer给delete掉
从这个list里取出来 没有用了
同时再调了一个
sched_class_proc_tick
大家想想 这个里面还有印象吗
在lab6里面这个函数很重要
它完成了什么呢
它完成了跟时间相关的参数的调整
比如说我们现在说 有一个时间片
那么每一个timer
有可能导致时间片的递减
从而可以使得其它进程有机会
在某个进程用完时间片之后呢
有机会被调用去执行
那这就是说在定时器里面
这个timer_list里很重要一个处理过程
那么第二个这个底层支撑机制呢
是屏蔽中断
我们为什么屏蔽中断 大家想一想
屏蔽中断最主要的目标
是要保证互斥性
在这个屏蔽中断之后呢
我们就不可能对它进行调度了
这对调度器产生的影响
这是我们说这个
屏蔽中断最重要一个目标
屏蔽中断完成了一个
互斥的一个保护
使得当前在屏蔽中断状态下的
这个内核线程呢
它不会被调度或者被打断
那怎么来屏蔽中断
那么这个和我们硬件相关
我们有个Eflags寄存器
这个寄存器里面有一个bit
很重要的一个bit
叫做 Interrupt Enable Flag
那么这个flag那么如果自乘1
表明当前是允许中断的
如果自乘0表明是什么呢
表明是当前不允许中断
所以我们专门有两条指令
COI和STI 这两条指令呢
能够完成屏蔽中断和使能中断
也就说对这个flag产生的影响
我们的ucore利用了这种机制
通过这两条指令来实现
一个临界区一个代码的一个保护
使得在这里面执行的代码呢
它不会被我们操作系统所打断
在这里面Local_intr_save
对应的就是什么呢
对应这里面的COI指令
而Local_intr_restore呢
对应的是STI指令
它们除了完成对这个中断使能flag
的一个enable和disable之外呢
还对当前这个标记寄存器
做了一定的保存和恢复
这是它们完成的大致的一个功能
那么第三个这个底层支撑呢
是等待队列
为什么要有等待队列
它和我们刚才说的时钟睡眠的队列
就timer_list是类似的
它主要是由于某一些资源
得不到满足之后呢
它也需要等待
所以呢通过这个等待队列
使得进程可以进入等待状态
当某个事件 或者某个资源
得到满足之后呢
它可以从等待当中恢复出来
为此 我们设计了一个
等待项和等待队列
这两个关键的数据结构
我们可以看一看
这里面等待项包含什么呢
第一个proc 就是当前哪一个进程
和这个等待项是对应的
第二个呢 它的这个wakeup_flag
就是它被唤醒 或者它等待
到底等待什么原因
有可能有几种
我们前面说到的 比如说
由于信号量没有得到满足 它会等待
由于子进程还在运行
它需要等待子进程结束
那么它也需要等待
那么这就是等待的一些flag
第三个呢有一个等待队列
也就说你这个等待的项
会挂到这个等待队列里面去
第四是wait_link 那么就是说
它在这里面就是完成了
对这个等待队列里面链表的
一个建立过程
那么这几项合在一起
形成了我们说的wait这个等待项
等待列表呢 其实就是一个
等待项形成的双向链表
用的是我们通常用到list_entry
我们看它的操作
如果说 现在的进程
想进入一个等待状态
它会做什么事情呢
这里面举的例子
是以信号量的P操作为例
就是对应函数叫down函数
来做这个等待一个过程
可以看着 这里面很多其它一些
高层函数呢会调这个down函数
这个down函数最终会
调一个很关键的函数
让进程进入等待队列
一个函数叫wait_corrent_set
那么这个函数呢
会完成什么事情
它会产生一个等待项
然后对这个等待项进行初始化
叫wait_init
同时把这个等待项呢
挂到这个等待队列里面去
叫wait_queue_add
最后还会把这个进程
从运行状态变到等待状态
这里面跟以前讲的不太一样
以前经常是运行态变到就绪态
这里面说的是从
运行状态变到等待状态
同时完成schedule
这是说让进程进入等待队列里面
跟等待项和等待队列相关的
一系列的操作
第二个也会唤醒
我们说 当一个进程
它需要的资源得到满足之后
它会被唤醒
那么唤醒最主要的一个函数
是wakeup_wait
跟这个等待队列相关
它也是一样 可以看着
由于一系列的一些高层函数呢
会调 比如说信号量这个V操作
这里面对应是up函数
这个up函数呢
会进一步调wakeup_wait
就是唤醒当前等待在
这个信号量上这个进程
那么wakeup_wait呢
它首先会把那个等待项
从等待队列里面取出来
并进一步调wakeup_proc
完成对这个进程的唤醒工作
所谓wakeup_proc
很明显就是跟我们前面讲的
进程管理相关
它会把这个进程的状态
从等待状态变到就绪态
然后呢就进一步去执行了
那么既然进到就绪态呢
那就意味着它可以参与到这个
调度器的调度管理中来