从一个简单的时间片轮转多道程序内核代码理解Linux内核调度

Linux内核分析

by 赵缙翔

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《Linux内核分析》MOOC课程——孟宁

还是新手，如有疏漏，还请指教。

内核简介

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。

内核主要包括了以下几个功能部分：

• 文件系统
• 内存管理
• 进程管理
• 中断管理
• 网络管理
• 设备驱动等

这次，我们来做个实验对其进程管理，做个简单的时间片轮转多道程序理解它。

mykernel的时间片轮转多道程序内核代码

mykernel源码在github上：mykernel。核心代码在三个文件中，其主要功能如下：

• mypcb.h ： 定义PCB结构体。
• mymain.c： 初始化各个PCB并启动0号进程。
• myinterrupt.c：进程主动调度及时钟中断处理。

修改后执行shell命令

make allnoconfig
make
qemu -kernel arch/x86/boot/bzImage

可以看到n个进程的PCB组成循环链表，按序被调度，一个进程执行一段时间，进入my_schedule让出CPU，下个进程继续占用CPU，时间中断my_timer_handle将my_need_sched设为1是进入调度的必要条件

my_start_kernel中启动第一个进程的代码：

asm volatile(
    "movl %1,%%esp\n\t"     /* set task[pid].thread.sp to esp */
    "pushl %1\n\t"          /* push ebp */
    "pushl %0\n\t"          /* push task[pid].thread.ip */
    "ret\n\t"               /* pop task[pid].thread.ip to eip */
    "popl %%ebp\n\t"
    : 
    : "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp)   /* input c or d mean %ecx/%edx*/
);

进程调度时的关键代码:

if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
    {
        /* switch to next process */
        asm volatile(   
            "pushl %%ebp\n\t"       /* save ebp */
            "movl %%esp,%0\n\t"     /* save esp */
            "movl %2,%%esp\n\t"     /* restore  esp */
            "movl $1f,%1\n\t"       /* save eip */ 
            "pushl %3\n\t" 
            "ret\n\t"               /* restore  eip */
            "1:\t"                  /* next process start here */
            "popl %%ebp\n\t"
            : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
            : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
        ); 
        my_current_task = next; 
        printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);      
    }
    else
    {
        next->state = 0;
        my_current_task = next;
        printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
        /* switch to new process */
        asm volatile(   
            "pushl %%ebp\n\t"   /* save ebp */
            "movl %%esp,%0\n\t"     /* save esp  保存旧进程的ebp和esp*/
            "movl %2,%%esp\n\t"     /* restore  esp */
            "movl %2,%%ebp\n\t"     /* restore   ebp。 esp 和ebp都指向新进程的栈底*/
            "movl $1f,%1\n\t"       /* save eip 。 前一个进程的下一条执行命令是上面标号1的pop ebp*/    
            "pushl %3\n\t" 
            "ret\n\t"               /* restore  eip 。 开始调度新进程*/
            : "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
            : "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
        );          
    }

抱歉啊，稍后更新……我先去赶一大堆作业了，by苦逼大二狗