計算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗指導(dǎo)-基于RISC-V代理內(nèi)核 課件 第五章 實(shí)驗3：進(jìn)程管理

基于RISC-V代理內(nèi)核的操作系統(tǒng)課程實(shí)驗與課程設(shè)計第五章．實(shí)驗3：進(jìn)程管理目錄實(shí)驗3的基礎(chǔ)知識多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝進(jìn)程的換入與換出就緒進(jìn)程的管理與調(diào)度實(shí)驗內(nèi)容lab3_1進(jìn)程創(chuàng)建（fork）lab3_2進(jìn)程yieldlab3_3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度實(shí)驗3的基礎(chǔ)知識多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝實(shí)驗三的PKE操作系統(tǒng)將需要支持多個進(jìn)程的執(zhí)行。操作系統(tǒng)定義了進(jìn)程池（processprocs[NPROC];）。并對進(jìn)程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)充，加入以下成員：mapped_info;//pointstoapagethatcontainsmapped_regionstotal_mapped_region;

//nextfreemappedregioninmapped_infouint64pid;//processid，intstatus;//processstatus，structprocess*parent;//parentprocess，structprocess*queue_next;//nextqueueelement;多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝進(jìn)程可能擁有的段分為以下幾個類型：enumsegment_type{CODE_SEGMENT,//ELFsegmentDATA_SEGMENT,//ELFsegmentSTACK_SEGMENT,//runtimesegmentCONTEXT_SEGMENT,//trapframesegmentSYSTEM_SEGMENT,//systemsegment};進(jìn)程具有以下幾種狀態(tài)：enumproc_status{FREE,//unusedstateREADY,//readystateRUNNING,//currentlyrunningBLOCKED,//waitingforsomethingZOMBIE,//terminatedbutnotreclaimedyet};進(jìn)程的啟動進(jìn)程啟動的步驟：一、調(diào)用alloc_process()函數(shù)：找到一個空的進(jìn)程結(jié)構(gòu)體為新創(chuàng)建的進(jìn)程建立了KERN_BASE以上邏輯地址的映射將映射信息保存到進(jìn)程結(jié)構(gòu)中二、調(diào)用load_bincode_from_host_elf()函數(shù)載入給定應(yīng)用對應(yīng)的ELF文件的各個段三、調(diào)用的elf_load()函數(shù)在載入段后，將對被載入的段進(jìn)行判斷，以記錄它們的虛地址映射，此時將形成用戶進(jìn)程的虛地址空間結(jié)構(gòu)。四、通過switch_to()函數(shù)將所構(gòu)造的進(jìn)程投入執(zhí)行；進(jìn)程的終止進(jìn)程的終止通過exit系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)：一、調(diào)用free_process(current)：將進(jìn)程設(shè)為ZOMBIE狀態(tài)，而不會將進(jìn)程所占用的資源全部釋放。該函數(shù)被調(diào)用時操作系統(tǒng)是在S模式下運(yùn)行，而按照PKE的設(shè)計思想，S態(tài)的運(yùn)行將使用當(dāng)前進(jìn)程的用戶系統(tǒng)棧。此時，如果將當(dāng)前進(jìn)程的內(nèi)存空間進(jìn)行釋放，將導(dǎo)致操作系統(tǒng)本身的崩潰。二、調(diào)用schedule()函數(shù)：選擇系統(tǒng)中可能存在的其他處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程投入運(yùn)行。就緒進(jìn)程的管理與調(diào)度PKE的操作系統(tǒng)設(shè)計了一個非常簡單的就緒隊列管理。將一個進(jìn)程加入就緒隊列，可以調(diào)用insert_to_ready_queue()函數(shù)：若就緒隊列為空，將本進(jìn)程作為就緒隊列頭。若就緒隊列非空，則將本進(jìn)程加入就緒隊尾。PKE內(nèi)核通過調(diào)用schedule()函數(shù)來完成進(jìn)程的選擇和換入：若就緒隊列空，檢查是否存在未結(jié)束的進(jìn)程。如果有，等待期執(zhí)行結(jié)束；如果無，則啟動關(guān)機(jī)程序。若就緒隊列非空，將就緒隊列隊首的進(jìn)程換入執(zhí)行。目錄實(shí)驗3的基礎(chǔ)知識多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝進(jìn)程的換入與換出就緒進(jìn)程的管理與調(diào)度實(shí)驗內(nèi)容lab3_1進(jìn)程創(chuàng)建（fork）lab3_2進(jìn)程yieldlab3_3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度lab3_1進(jìn)程創(chuàng)建（fork）給定應(yīng)用預(yù)期輸出lab3_1進(jìn)程創(chuàng)建（fork）實(shí)驗內(nèi)容：主進(jìn)程調(diào)用fork()函數(shù)試圖創(chuàng)建一個子進(jìn)程，但是應(yīng)用程序的fork動作并未將子進(jìn)程給創(chuàng)建出來并投入運(yùn)行。修改kernel/process.c文件中的do_fork()函數(shù)。對于父進(jìn)程的代碼段，通過映射的辦法，將子進(jìn)程中對應(yīng)的邏輯地址空間映射到其父進(jìn)程中裝載代碼段的物理頁面。lab3_2進(jìn)程yield給定應(yīng)用預(yù)期輸出lab3_2進(jìn)程yield實(shí)驗內(nèi)容：yield()函數(shù)功能未完善導(dǎo)致使得進(jìn)程無法讓出執(zhí)行權(quán)。完善yield()函數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程執(zhí)行過程中的主動釋放CPU的動作：將當(dāng)前進(jìn)程置為就緒狀態(tài)（READY）；將當(dāng)前進(jìn)程加入到就緒隊列的隊尾；轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。lab3_3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度給定應(yīng)用預(yù)期輸出lab3_3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度實(shí)驗內(nèi)容：兩個進(jìn)程