14 进程的等待与唤醒机制

Posted 2023-04-29 xuan01

进程的等待结构：

kwlst_t 结构用于挂载等待的进程；经常被包含在信号量等结构，是用于保护访问受限的贡献资源；

进程等待：

krlsched_wait 函数：获取当前正在运行的进程，设置进程状态为等待状态，执行脱链操作，并将进程加入等待结构；

进程唤醒：

krlsched_up 函数：从等待数据结构中获取进程，然后设置进程的状态为运行状态，最后将这个进程加入到进程优先级链表中；

空转进程：

空转进程是进程调度器的最后选择；每个CPU一个空转进程；

建立空转进程：

cosmos的空转进程是内核进程，不加入调度系统，而是一个专用的指针指向它；

new_cpuidle 接口函数，调用new_cpuidle_thread 函数，建立空转进程；借用之前的建立进程的操作，最后设置调度系统结构的空转进程和当前进程 指针 ，指向这个空转进程；

其中，将 krlcpuidke_main 空转进程的主函数 传进初始化内核栈函数；主函数就是一个死循环；

空转进程运行：

作为第一进程，手动启动，没法调度；krlcpuidle_start 函数：取出空转进程，设置一下机器上下文结构和运行状态，接着调用retnfrom_first_sched 函数，恢复进程内核栈中的内容，启动运行；

将建立空转进程和启动空转封装为初始化空转进程函数，最后 初始化进程调度器和初始化空转进程 由init_krl函数最后调用；

实验部分（后续更新）：

多进程运行：

现在的状态：空转进程调用了 进程调度器， 而进程调度器选择了空转进程， 一个闭环；

 实验部分：

建立两个内核进程，运行两个函数，都调用 krlschedul  函数， 交替运行；

 

11 linux011用于进程共享资源的睡眠与唤醒

用进程调度状态、进程调度和一个指向上一个睡眠进程PCB的指针实现了进程在共享资源时的睡眠等待与唤醒机制，分别包装成睡眠和唤醒两个函数。

此机制的实现非常简单，但不太容易被理解。

1 进程等待资源的睡眠

[1] 初始一个用于某资源共享的PCB指针为NULL，表征之前无进程睡眠等待；

[2] 在睡眠函数栈中保存该PCB指针，置PCB指针指向当前进程的PCB；置当前进程状态为不可调度状态，随即调度进程调度函数完成进程调度；

[3] 在调用进程调度函数之后唤醒（置回可调度状态）栈中所保存PCB所指进程。

这个过程有3个要点：

[1] 睡眠函数栈在调度函数返回前一直存在；

[2] 调度函数的返回依赖于当前进程被唤醒后；

[3] 当前进程被唤醒即调度函数返回后，立即唤醒在该进程之前睡眠的进程。

是的，每一处都是要点。

2 进程的唤醒

唤醒睡眠等待的进程时，只需唤醒最后一个进入睡眠的进程（即1中提到的PCB所指向的进程），让被唤醒进程依次唤醒之前睡眠等待的进程。

3 等待资源进程的睡眠与唤醒过程

[1] 3个进程依次通过PCB进入睡眠等待
PCB = NULL;
+----------------+         +->+---------------+         +->+---------------+
|t = PCB(NULL)   |         |  |t = PCB(PCB1)  |         |  |t = PCB(PCB2)  |
+----------------+         |  +---------------+         |  +---------------+
|PCB = PCB1      |         |  |PCB = PCB2     |         |  |PCB = PCB3     |
+----------------+         |  +---------------+         |  +---------------+
|PCB1 unrunning  |         |  |PCB2 unrunning |         |  |PCB3 unrunning |
| && schedule    |run other|  | && schedule   |run other|  | && schedule   |
+----------------+---------+  +---------------+---------+  +---------------+
|t(NULL)  running|            |t(PCB1) running|            |t(PCB2) running|
+----------------+            +---------------+            +---------------+
P1                            P2                           P3
PCB指向最后一个进入睡眠进程的PCB即PCB3，各进程睡眠函数的运行栈一直存在（t一直在）。

[2] 唤醒最后一个进入睡眠等待的进程，然后各进程被依次唤醒
wake_up: PCB(PCB3) running; PCB = NULL
   |
   |   +----------------+    +---------------+    +---------------+
   |   |t = PCB(PCB2)   |    |t = PCB(PCB1)  |    |t = PCB(NULL)  |
   |   +----------------+    +---------------+    +---------------+
   |   |PCB = PCB3      |    |PCB = PCB2     |    |PCB = PCB1     |
   |   +----------------+    +---------------+    +---------------+
   |   |PCB1 unrunning  |    |PCB2 unrunning |    |PCB3 unrunning |
   |   | && schedule    |    | && schedule   |    | && schedule   |
   +-->+----------------+ +->+---------------+ +->+---------------+
       |t(PCB2)  running| |  |t(PCB1) running| |  |t(NULL) running|
       +----------------+ |  +---------------+ |  +---------------+
       |      ...       |-+  |       ...     |-+  |       ...     |
       P3                   P2                  P1
被唤醒进程在随后得到调度后，睡眠函数运行结束返回即其运行栈才被回收。