day10 进程描述块

进程是伟大的抽象概念，有了抽象才有多道程序。在linux中进程是一个struct，其中0号进程的属性是硬编码的，之后的进程则都是0号进程的fork出来的。子程序都是继承父进程的属性，只需要改变其中某些属性，ldt描述符和tss是最关键的，ldt规定了进程使用的逻辑地址，tss规定了进程的对cpu的一些设定。

struct task_struct
{
/* these are hardcoded - don't touch */
    long state;         /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
    long counter;
    long priority;
    long signal;
    struct sigaction sigaction[32];
    long blocked;           /* bitmap of masked signals */
/* various fields */
    int exit_code;
    unsigned long start_code, end_code, end_data, brk, start_stack;
    long pid, father, pgrp, session, leader;
    unsigned short uid, euid, suid;
    unsigned short gid, egid, sgid;
    long alarm;
    long utime, stime, cutime, cstime, start_time;
    unsigned short used_math;
/* file system info */
    int tty;            /* -1 if no tty, so it must be signed */
    unsigned short umask;
    struct m_inode *pwd;
    struct m_inode *root;
    struct m_inode *executable;
    unsigned long close_on_exec;
    struct file *filp[NR_OPEN];
/* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss */
    struct desc_struct ldt[3];
/* tss for this task */
    struct tss_struct tss;
};

1. state 是进程当前的状态，调度程序会根据状态来选择调度逻辑
2. counter 代表进程剩余可以运行的滴答数
3. priority 进程的优先级
4. signal 是进程的信号位图，注册过的信号会在位图中置位
5. sigaction 是一个信号处理的自定义回调数组
6. blocked 进程当前不想处理的信号阻塞位图
7. exit_code 进程退出码，父进程需要
8. start_code 进程的线性开始地址
9. end_code 结束地址
10. end_data 数据结束地址
11. brk 进程的代码和数据总长度，刚开始fork时候，brk=end_data，后期用户程序malloc会增加brk
12. start_stack 进程的堆栈开始地址
13. pid 进程号
14. father 父进程pid
15. pgrp 进程所属的进程组号
16. session 会话号
17. leader 会话老大号
18. uid 当前进程用户id
19. euid 有效用户id
20. suid 用户标识号
21. gid 组号
22. egit 有效组号
23. sgid 用户组标识号
24. alarm 报警滴答数
25. utime 进程用户态运行时间
26. stime 进程内核态运行时间
27. start_time 开始运行时间
28. used_math 是否使用数学协处理器
29. tty 当前进程使用的tty
30. umask 创建新文件使用的属性屏蔽位
31. pwd 当前进程的工作路径
32. root 进程的根节点
33. executable 进程的执行文件节点指针
34. close_on_exec 进程文件描述符位图，每个位代表一个文件描述符，规定在exec后要关闭的fd
35. flip 当前进程打开的fd数组
36. ldt 进程的局部描述表结构
37. tss 进程的TSS信息结构

进程是怎么切换的

cpu是不知道进程的存在的，但我们知道一个瞬间时，cpu的一些核心寄存器的值代表了该进程的所有运行时信息。如果我们把这时候的寄存器的值保存起来（保存到TSS中），然后改变cs，ds和eip的值，就可以让cpu去执行另外位置的指令，这就是完成了切换

0号进程的创建

// 调度程序的初始化子程序。
void sched_init (void)
{
    int i;
    struct desc_struct *p;  // 描述符表结构指针。

    if (sizeof (struct sigaction) != 16)    // sigaction 是存放有关信号状态的结构。
        panic ("Struct sigaction MUST be 16 bytes");
// 设置初始任务（任务0）的任务状态段描述符和局部数据表描述符(include/asm/system.h,65)。
    set_tss_desc (gdt + FIRST_TSS_ENTRY, &(init_task.task.tss));
    set_ldt_desc (gdt + FIRST_LDT_ENTRY, &(init_task.task.ldt));
// 清任务数组和描述符表项（注意i=1 开始，所以初始任务的描述符还在）。
    p = gdt + 2 + FIRST_TSS_ENTRY;
    for (i = 1; i < NR_TASKS; i++)
    {
        task[i] = NULL;
        p->a = p->b = 0;
        p++;
        p->a = p->b = 0;
        p++;
    }
/* 清除标志寄存器中的位NT，这样以后就不会有麻烦 */
// NT 标志用于控制程序的递归调用(Nested Task)。当NT 置位时，那么当前中断任务执行
// iret 指令时就会引起任务切换。NT 指出TSS 中的back_link 字段是否有效。
//  __asm__ ("pushfl ; andl $0xffffbfff,(%esp) ; popfl");   // 复位NT 标志。
    _asm pushfd; _asm and dword ptr ss:[esp],0xffffbfff; _asm popfd;
    ltr (0);            // 将任务0 的TSS 加载到任务寄存器tr。
    lldt (0);           // 将局部描述符表加载到局部描述符表寄存器。
// 注意！！是将GDT 中相应LDT 描述符的选择符加载到ldtr。只明确加载这一次，以后新任务
// LDT 的加载，是CPU 根据TSS 中的LDT 项自动加载。
// 下面代码用于初始化8253 定时器。
    outb_p (0x36, 0x43);        /* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */
    outb_p (LATCH & 0xff, 0x40);    /* LSB */// 定时值低字节。
    outb (LATCH >> 8, 0x40);    /* MSB */// 定时值高字节。
  // 设置时钟中断处理程序句柄（设置时钟中断门）。
    set_intr_gate (0x20, &timer_interrupt);
  // 修改中断控制器屏蔽码，允许时钟中断。
    outb (inb_p (0x21) & ~0x01, 0x21);
  // 设置系统调用中断门。
    set_system_gate (0x80, &system_call);
}