该文件是进程实现以及启动第一个进程的主要实现部分。
还是从文件开头说起，先看代码：
1 #include <string.h>
2 #include <asm/system.h>
3 #include <winixj/mm.h>
4 #include <winixj/int.h>
5 #include <winixj/mailbox.h>
6 #include <winixj/process.h>
7 #include <winixj/schedule.h>
8
9 //所有进程所拥有的内核态堆栈都放到一起
10 //进程的内核态堆栈的作用主要是用来保存
11 //进程被打断时的现场信息
12 KSTACK kstack_list[NR_PROCS];
13
14 /*********************************************
15 * 这只是权宜之计，因为我们还没有实现内存管理
16 * 所以暂时使每个进程都有一个独立的用户态堆栈
17 *********************************************/
18 //所有进程所拥有的用户太堆栈也都放到一起
19 USTACK ustack_list[NR_PROCS];
20
21 //进程链表，保存所有的进程控制块信息
22 //这是全局变量
23 PROCESS proc_list[NR_PROCS];
24
25 PROCESS *current; //指向当前正在运行的进程
26
先看几个变量的含义：
首先是kstack_list和ustack_list，在
该博文中已经说到了，每个进程都有自己单独的用户态栈和核心态栈，在这里的WinixJ的实现目前比较幼稚，就是申请一个数组，将所有的用户态栈放到一起成为数组，将所有的核心态放到一起组成数组，这样做是有严重问题的：每个进程的数据段和堆栈段是分开放置的，数据段在进程地址空间中，而堆栈段则在内核空间中，这样极不利于进程之间的隔离与保护，但是谁让我们是miniOS呢，这样实现至少现在也能用，等实现了分页机制以及内存管理后再改进也不迟。
然后是proc_list数组，该数组是整个进程的核心，它其中的每一项都是一个进程的心脏---进程控制块。先看进程控制块的定义，看它有哪些字段组成：
1 //目前的进程控制块结构不妨尽量简单
2 //因为我们要实现的是简陋的进程，请忍受这一点
3 typedef struct task_struct
4 {
5 uint32 state; //进程状态
6 uint32 priority; //进程优先级
7 uint32 time_slices; //进程的剩余时间片
8 uint32 pid; //进程的pid
9 uint32 ppid; //父进程的pid
10 #define PROC_NAME_LEN 32 //进程名的最大长度为32字节
11 char name[PROC_NAME_LEN];
12 uint32 *kstack; //指向内核态堆栈顶
13 uint32 *ustack; //指向用户态堆栈顶
14 uint32 running_time; //进程一共运行了的时间
15 struct seg_struct ldt[3]; //进程的局部描述符表一项为空、一项为cs、一项为ds和ss
16 TSS tss;
17 } PROCESS;
18
可以看到，我们所熟知的字段都包含了，有：进程状态、进程优先级、进程运行时间片、进程pid、父进程pid、进程名等等，还有我们刚才提到的该进程的用户态栈和核心态栈指针，以及该进程运行了多长时间（该参数目前版本的WinixJ还没有用到），还有ldt、tss。下面依次对其进行介绍：
1、state，有如下几种状态：
1 #define PROC_RUNNING 1
2 #define PROC_INTERRUPTIBLE 2
3 #define PROC_UNINTERRUPTIBLE 3
4 #define PROC_ZOMBIE 4
5 #define PROC_STOPPED 5
6
这些定义符合大部分UNIX类系统的规定。不过在WinixJ中第2、3、4种状态目前没有用到，进程只有正在运行、就绪两种状态，而RUNNING则代表了这两种状态，STOPPED是进程控制块中的初始状态，代表进程不存在（这里与UNIX类系统有些冲突，不过可以很容易修正），目前还不支持进程的死亡退出以及僵尸进程。
2、priority，进程的优先级，WinixJ目前采用的是时间片轮转调度，因此priority和进程的初始时间片相同。
3、time_slices，进程时间片，该值越大则进程获得运行的时间越长。
4、pid，进程pid。
5、ppid，父进程pid。
6、name[32]，进程名。
7、kstack，核心态堆栈顶，前面介绍过了。
8、ustack，用户态堆栈顶，核心态堆栈和用户态堆栈都是1KB大小，见下面的定义：
1 //进程所拥有的内核态以及用户态堆栈
2 //大小为1KB，短期内应该够用
3 typedef struct kstack
4 {
5 uint8 res[1024];
6 } KSTACK, USTACK;
7
9、running_time，进程已经运行了多长时间，目前未使用该变量。
10、ldt[3]，局部描述符表，定义和GDT相同，如下：
1 //定义段描述符结构，每个描述符占用8个字节
2 typedef struct seg_struct
3 {
4 uint16 seg_limit_low16;
5 uint16 seg_base_low16;
6 uint8 seg_base_mid8;
7 uint8 attr1;
8 uint8 attr2_limit_high4;
9 uint8 seg_base_high8;
10 };
11
ldt是进程间隔离的核心部件之一，每个进程都有自己的ldt，它的含义和gdt项没有什么不同，只不过它仅包含三项，第一项和GDT的第一项一样未空，不使用，第二项为局部CS段描述符，第三项为局部DS和SS段描述符。而这个ldt又如何使用呢？暂时不需要管，只需要知道，当发生进程切换的时候，进程的CS段和DS段基地址是从该进程的ldt中获得的。
11、tss，这是TSS段，在进行任务切换的时候用于进程现场的保护和恢复。
再继续往下看代码：
1 extern void init();
2 extern void sys();
3
4 static void set_tss_seg(int n, void *addr)
5 {
6 gdt[n].seg_limit_low16 = 0x0068; //tss段长为104个字节，不能多也不能少
7 gdt[n].seg_base_low16 = (uint16)(((uint32)addr) & 0xffff); //段地址的低16位
8 gdt[n].seg_base_mid8 = (uint8)((((uint32)addr) >> 16) & 0xff); //段地址的中间8位
9 gdt[n].attr1 = 0x89; //该段在内存中存在，DPL=0，是TSS描述符
10 gdt[n].attr2_limit_high4 = 0x40; //段界限粒度是字节
11 gdt[n].seg_base_high8 = (uint8)((((uint32)addr) >> 24) & 0xff); //段地址的高8位
12 }
13
14 static void set_ldt_seg(int n, void *addr)
15 {
16 gdt[n].seg_limit_low16 = 0x0018; //所有进程的ldt均只包含三个描述符，因此ldt段长为24个字节
17 gdt[n].seg_base_low16 = (uint16)(((uint32)addr) & 0xffff); //段地址的低16位
18 gdt[n].seg_base_mid8 = (uint8)((((uint32)addr) >> 16) & 0xff); //段地址的中间8位
19 gdt[n].attr1 = 0x82; //该段在内存中存在，DPL=0，是LDT描述符
20 gdt[n].attr2_limit_high4 = 0x40; //段界限粒度是字节
21 gdt[n].seg_base_high8 = (uint8)((((uint32)addr) >> 24) & 0xff); //段地址的高8位
22 }
23
这两个函数不长，代码也很相似，他们完成的功能如下：
set_tss_seg()函数用于设置GDT中的某一描述符表项为指向进程控制块中的tss的起始地址。
set_ldt_seg()函数用于设置GDT中的某一描述符表项为指向进程控制块中的ldt的起始地址。
我们可以先预览一下WinixJ的GDT表的样子：
DUMMY
kernel-cs
kernel-ds
unused
process-0-tss
process-0-ldt
process-1-tss
process-1-ldt
process-2-tss
process-2-ldt
...
...
process-124-tss
process-124-ldt
unused
unused
其中每个GDT表项占用8字节，每个进程在gdt表中占用2项---1项是该进程的tss，1项是该进程的ldt。
ldtr寄存器中的值是ldt选择子，即相对于GDT起始地址的偏移，据此它能索引到对应的ldt，进而取得对应的段基地址。
posted on 2012-02-14 17:30
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操作系统