操作系统lab3实验总结

一、进程相关函数

在做lab3的实验时，发现函数嵌套的情况很多，首先整理这一块的逻辑。

操作系统lab3实验总结

箭头表示函数调用

1.初始化：

申请envs[]的空间；初始化env_free_list（把空闲进程env_status设置为ENV_FREE）

2.创立进程：设置env_pri

env_alloc（）：
- 从env_free_list取出一块空闲进程；
- 设置env_id，env_status，env_parent_id，env_tf.cp0_status，env_tf.regs[29]
- env_setup_vm（）：
load_icode（）：
- 为进程申请一页作为栈，并建立好映射
- 设置env_tf.pc（为load_elf返回的binary的入口）
- load_elf（）/load_icode_mapper（）：
  - 以一个段（segment）为单位，把binary（进程的内容的二进制镜像）的内容复制到所在内存的虚拟地址
  - （load_elf负责找入口，mapper负责copy）

3.切换进程

保存当前进程的上下文，设置env_tf，env_tf.pc
恢复要启动的进程上下文，并启动新进程，设置env_status，env_pgdir，操作了env_tf，env_id

二、进程控制块(PCB)

进程控制块(PCB) 是系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，用它来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程。系统利用PCB 来控制和管理进程，所以 PCB 是系统感知进程存在的唯一标志 。

首先贴出PCB的构成。

 1 struct Env {
 2 /* Trapframe 结构体的定义在include/trap.h 中，
 3  * env_tf 的作用就是在进程因为时间片用光不再运行时，
 4  * 将其当时的进程上下文环境保存在env_tf 变量中。
 5  * 当从用户模式切换到内核模式时，内核也会保存进程上下文，
 6  * 因此进程返回时上下文可以从中恢复。
 7  */
 8 struct Trapframe env_tf; // Saved registers
 9 
10 LIST_ENTRY(Env) env_link; // Free LIST_ENTRY 构造空闲进程链表。
11 
12 u_int env_id; // Unique environment identifier
13 
14 /*该变量存储了创建本进程的进程id。
15  *这样进程之间通过父子进程之间的关联可以形成一颗进程树。
16  */
17 u_int env_parent_id; // env_id of this env's parent
18 /*env_status : 该变量只能在以下三个值中进行取值：
19   – ENV_FREE : 表明该进程是不活动的，即该进程控制块处于进程空闲链表中。
20 
21   – ENV_NOT_RUNNABLE : 表明该进程处于阻塞状态，处于该状态的进程往往在
22     等待一定的条件才可以变为就绪状态从而被CPU 调度。
23 
24   – ENV_RUNNABLE : 表明该进程处于就绪状态，正在等待被调度，但处于RUNNABLE 
25     状态的进程可以是正在运行的，也可能不在运行中。*/
26 u_int env_status; // Status of the environment
27 
28 Pde *env_pgdir; // Kernel virtual address of page dir 这个变量保存了该进程页目录的虚拟地址。
29 
30 u_int env_cr3;// 这个变量保存了该进程页目录的物理地址。
31 
32 LIST_ENTRY(Env) env_sched_link;//这个变量来构造就绪状态进程链表。
33 
34 u_int env_pri;//这个变量保存了该进程的优先级。
35 
36 };

PCB