新读者看这里,老读者直接跳过。 本系列会以一个读小说的心态,从开机启动后的代码执行顺序,带着大家阅读和赏析 Linux 0.11 全部核心代码,了解操作系统的技术细节和设计思想。 本系列的 GitHub 地址如下,希望给个 star 以示鼓励 https://github.com/sunym1993/flash-linux0.11-talk 本回的内容属于第五部分。 你会跟着我一起,看着一个操作系统从啥都没有开始,一步一步最终实现它复杂又精巧的设计,读完这个系列后希望你能发出感叹,原来操作系统源码就是这破玩意。 以下是已发布文章的列表,详细了解本系列可以先从开篇词看起。 第一部分 进入内核前的苦力活 第二部分 大战前期的初始化工作 第三部分 一个新进程的诞生 第44回 | 进程的阻塞与唤醒(本文) ------- 正文开始 ------- 新建一个非常简单的 info.txt 文件。 name:flash 在命令行输入一条十分简单的命令。
这条命令的意思是读取刚刚的 info.txt 文件,输出它的行数。 在上一回中,我们分析了一下 shell 进程是如何读取你的命令的,流程如下图。 当然,这里的 sleep_on 和 wake_up 是进程的阻塞与唤醒机制的实现,我们没有展开讲解。 那我们今天,就详细看看这块的逻辑。 首先,表示进程的数据结构是 task_struct,其中有一个 state 字段表示进程的状态,它在 Linux 0.11 里有五种枚举值。 // shed.h 当进程首次被创建时,也就是 fork 函数执行后,它的初始状态是 0,也就是运行态。
只有当处于运行态的进程,才会被调度机制选中,送入 CPU 开始执行。 // sched.c 以上我简单列出了关键代码,基本可以描绘进程调度的大体框架了,不熟悉的朋友还请回顾下 第23回 | 如果让你来设计进程调度。 所以,使得一个进程阻塞的方法非常简单,并不需要什么魔法,只需要将其 state 字段,变成非 TASK_RUNNING 也就是非运行态,即可让它暂时不被 CPU 调度,也就达到了阻塞的效果。 同样,唤醒也非常简单,就是再将对应进程的 state 字段变成 TASK_RUNNING 即可。 Linux 0.11 中的阻塞与唤醒,就是 sleep_on 和 wake_up 函数。 其中 sleep_on 函数将 state 变为 TASK_UNINTERRUPTIBLE。
而 wake_up 函数将 state 变回为 TASK_RUNNING,也就是 0。 // sched.c 是不是非常简单? 当然 sleep_on 函数除了改变 state 状态之外,还有些难理解的操作,我们先试着来分析一下。 当首次调用 sleep_on 函数时,比如 tty_read 在 secondary 队列为空时调用 sleep_on,传入的 *p 为 NULL,因为此时还没有等待 secondary 这个队列的任务。
通过 tmp = *p 和 *p = current 两个赋值操作,此时: tmp = NULL *p = 当前任务 同时也使得 proc_list 指向了当前任务的 task_struct。 当有另一个进程调用了 tty_read 读取了同一个 tty 的数据时,就需要再次 sleep_on,此时携带的 *p 就是一个指向了之前的'当前任务'的结构体。 那么经过 tmp = *p 和 *p = current 两个赋值操作后,会变成这个样子。 也就是说,通过每一个当前任务所在的代码块中的 tmp 变量,总能找到上一个正在同样等待一个资源的进程,因此也就形成了一个链表。 那么,当某进程调用了 wake_up 函数唤醒 proc_list 上指向的第一个任务时,改任务变会在 sleep_on 函数执行完 schedule() 后被唤醒并执行下面的代码,把 tmp 指针指向的上一个任务也同样唤醒。 // sched.c 永远记住,唤醒其实就是把 state 变成 0 而已。 而上一个进程唤醒后,和这个被唤醒的进程一样,也会走过它自己的 sleep_on 函数的后半段,把它的上一个进程,也就是上上一个进程唤醒。 那么上上一个进程,又会唤醒上上上一个进程,上上上一个进程,又会... 看懂了没,通过一个 wake_up 函数,以及上述这种 tmp 变量的巧妙设计,我们就能制造出唤醒的一连串连锁反应。 当然,唤醒后谁能优先抢到资源,那就得看调度的时机以及调度的机制了,对我们来说相当于听天由命了。 OK,现在我们的 shell 进程,通过 read 函数,中间经过了层层封装,以及后面经过了阻塞与唤醒这一番折腾后,终于把键盘输入的字符们,成功由 tty 中的 secondary 队列,读取并存放与 buf 指向的内存地址处。
接下来,就该解析并执行这条命令了。 // xv6-public sh.c 也就是上述函数中的 runcmd 命令。 欲知后事如何,且听下回分解。 |
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