Linux 0.11 main: 神说要有进程 0

这篇笔记关于：

• sched_init 造了进程 0
• move_to_user_mode 开始跑进程 0

sched_init 本来是 [[2.main-init]] 的一部分，但因为和这里关系紧密，就提到这里来写了。

（懒得画图了，直接贴了上课手写的笔记，反正不会真的有人看吧。）

sched_init

// main
sched_init();  // kernel/sched.c

初始化调度程序以及「进程 0」：

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task_union 与 task_struct:

用户栈与内核栈：

• 一个 proc 有自己的：一个 user stack，一个 kernel stack
• 正常用户态用自己的（不是别人的） user stack，入 k 则用自己的（不是公用的，甚至就没有共用的） kernel stack
• 不同 proc 用不同的 kernel stack：每个人做不同事、以不同目的入 k，都可以被打断，不能乱。
• 现在用的栈（压 main，压 sched_init）的是 user_stack
  • 目前 PL=0
  • 之后 move_to_user_mode() 就变了了 PL=3 的用户栈，给进程 0 在用户态用。

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• 函数外顶层定义了进程槽：

  struct task_struct * task[NR_TASKS] = {&(init_task.task), };
  

  • 第一项直接放了进程0：INIT_TASK（进程0 的描述，硬编码写好了，在 include/linux/sched.h）

    

• sched_init：

  • 设进程0:

    • gdt[4]：TSS：任务状态描述符 -> 上下文
    • gdt[5]：LDT：局部（段）描述符表 -> NULL、代码段、数据段
    • （both 104B）

  • 其余进程置为空：

    

    • task 数组除了 task[0]（init_task）全置为 NULL（共 63个 NULL）

    • gdt 从下标 6 开始：全部置为 0，预留给其他进程的 TSS 和 LDT

  • 置 EFLAGS.NT = 0：精静止任务嵌套调用

  • ltr(0); lldt(0);

    • 赋 tr REG：任务 0 的 TSS 选择符
    • 赋 ldtr REG：任务 0 的 LDT selector
    • 0: 直接传任务号，宏自动算地址（include/liinux/sched.h)

  • 设置时钟中断：

    • 初始化 8253 定时器芯片：这东西以一定频率向 CPU 发时钟中断（0x20）
    • 设 0x20 中断：timer_interrupt （sustem_call.s）-> do_timer （sched.c）
      • 当前 task 的 counter--
      • 若 counter < 0，“你时间没了！”，调度

  • 设置 0x80 中断：系统调用 -> system_call

move_to_user_mode

// main
move_to_user_mode();

Task 0 进入用户态（PL = 0 -> 3）

• 假造现场：模拟 INT 指令压栈：
  • SS、ESP、EFLAGS、CS、EIP：（栈、状态、代码）
  • SS = 0x17 = 10111
    • 数据段、LDT、3 特权
    • 即现在 PL 0 用的 user_stack
  • CS = 0x0f = 1111
    • 代码段、LDT、3 特权
• iret：“返回”刚才造的假上下文（用户态）
  • PL = 0 -> 3
  • SS = 0x10 -> 0x17（head.s 设的 0x10）

现在 task 0 就变成真正的进程了，现在也有了用户态、内核态的概念了，此后，就只有中断来才能从 PL 0 -> 3 了。

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实际上新的 0x17 和以前的 0x10 指向同一个基址，只是长度、特权不同（访问控制施加于段）：