title: xv6代码阅读：进程和进程调度 date: 2014-12-30 14:47:20 categories: [操作系统]

tags: [操作系统, xv6, process, scheduler]

xv6的进程结构以及进程调度。

基本数据结构

涉及到进程的有三大数据结构：struct cpu，struct context、struct proc。 struct cpu里面保存着当前CPU的相关信息，

```c proc.h // Per-CPU state struct cpu { uchar id; // Local APIC ID; index into cpus[] below struct context *scheduler; // scheduler context，即scheduler运行环境信息 struct taskstate ts; // 用于interrupt时寻找进程的内核栈 struct segdesc gdt[NSEGS]; // x86 global descriptor table volatile uint started; // Has the CPU started? int ncli; // Depth of pushcli nesting. int intena; // Were interrupts enabled before pushcli?

// Cpu-local storage variables struct cpu cpu; struct proc proc; // The currently-running process. };

`struct context`里面保存着运行环境信息，如果进程context，scheduler context，

```c
struct context {
  uint edi;
  uint esi;
  uint ebx;
  uint ebp;
  uint eip; // eip不会被显示设置，它在对swtch()函数的call和ret时被设置
};

struct proc里面保存着一个进程的信息，

// Per-process state
struct proc {
  uint sz;                     // Size of process memory (bytes)
  pde_t* pgdir;                // Page table，页表，代表用户进程地址空间
  char *kstack;                // Bottom of kernel stack for this process，代表进程的内核栈
  enum procstate state;        // Process state
  volatile int pid;            // Process ID
  struct proc *parent;         // Parent process
  struct trapframe *tf;        // Trap frame for current syscall
  struct context *context;     // swtch() here to run process
  void *chan;                  // If non-zero, sleeping on chan
  int killed;                  // If non-zero, have been killed
  struct file *ofile[NOFILE];  // Open files
  struct inode *cwd;           // Current directory
  char name[16];               // Process name (debugging)
};

进程调度

进程调度分为两个部分：进程调出和进程调入。

• 调入 CPU会一直循环在scheduler()函数中， 符从ptable中寻找RUNNABLE进程，然后将其调入，即运行。
• 调出 调出也就是从用户态进程进入内核，如进程sleep, exit或者中断，调出在sched()中进行。

调入部分已经说过很多了，体现在scheduler()函数中，那么调出呢？

```c proc.c void sched(void) { int intena;

if(!holding(&ptable.lock)) panic("sched ptable.lock"); if(cpu->ncli != 1) panic("sched locks"); if(proc->state == RUNNING) panic("sched running"); if(readeflags()&FL_IF) panic("sched interruptible"); intena = cpu->intena; swtch(&proc->context, cpu->scheduler); cpu->intena = intena; }

对比`scheduler()`函数，调入、调出其实就是在`swtch()`而已：

```c
// 调入
swtch(&cpu->scheduler, proc->context);
// 调出
swtch(&cpu->scheduler, proc->context);

调入就是：cpu->scheduler => proc->context 调出就是：proc->context => cpu->scheduler

swtch()的作用就是保存旧的context，然后切换到新的context并弹出寄存器值。

cpu指当前CPU，proc指当前进程。在调出和调入之间，需要kernel运行(不然谁来调啊)， 其实这就相当于有三者：old process context, kernel context, new process context。

当进程sleep、exit或者发生时钟中断时，当前进程就会被切换出去，当scheduler()找到它时， 再把它切换进来。

(over)