当前课程知识点：操作系统 > 第十三讲 实验四 内核线程管理 > 13.3 执行流程 > 13.3 执行流程
那这个执行流程呢
我们可以看到
它涉及到了几部分工作
第一部分是我们说ucore os
最开始初始化的kern_init
它会进一步调用什么跟进程相关的
我们说这里面内核线程创建相关的
proc_init
那proc_init会完成一系列的
比如说我们创建内核线程
去执行内核线程整个过程
那这里面会涉及到很多函数
这里面重点关注呢
有两个一个是proc_init
以及还一个do_fork
这两个函数涉及到我们进程创建
和执行很多细节一些信息
我们在后面会逐一展开讲解
好 那我们来看看
怎么来完成内核线程的创建
首先我们创建第0号内核线程
这为什么是第0号
跟我们计算机这个术语相关
我们经常表示首个是从0开始
那么这是第0个内核线程
那么其实它这个内核线程呢比较特殊
我们叫idleproc
它代表了我们ucore os
来完成一系列的管理工作
包括后面的完成的对
所谓的内核线程init proc
创建和调度执行过程
所以这是一个说
代表一个ucore os一个管理
在这样既然代表ucore os管理
它需要完成自身的一些初始化工作
比如说它要创建自己的TCB
为此它要alloc_proc
来得到一个TCB的内存块
那TCB的内存块呢
会完成相应的初始化工作
来表明它的身份
那到底完成哪些细节呢
我们可以看看
那可以看到这里面包含了什么
第一个是PID
就是它的本身一个ID标识0
正好和他第0进程是对应的
第二个呢它的状态
它当前是可以runnable
就是当前处于就绪态
第三个是它的堆栈
这里面专门给它设置一个内核堆栈
专门有一个bootstack这么一个地方
第四个need_resched 就是它需要被调度
为什么呢
因为它被调度之后呢
才能切换到其它的内核调用去执行
我们前面讲到我们这个要完成
一个显示字符串的一个内核线程
那需要把这个线程呢从idle_proc
切换到我们显示字符串的init_proc里去
所以这里面需要设置它是
需要能够去允许被重新调度
最后呢设置一个它的名字idle
这就是它最基本的初始化功能
有了这个之后呢我们继续往下执行
去创建我们说的第一个
能显示字符串的一个内核线程
那么这个内核线程呢
就跟前面的idle_proc比起来
它初始化工作完成更加复杂一些
因为它要做好各种各样的准备
它的地址
它的执行
它的上下文等等
只有做好这些准备之后
才能够正确进行线程间的切换
可以看到这里面
采取一个重要的函数是什么呢
是do_fork
它完成了后续一系列这个初始化工作
那我们说在这里面它初始化工作
其实要把我们刚才线程控制块里面
很多数据结构呢
都要进行进一步的初始化
我们这里面挑一些重点部分
给大家做一个讲解
这里面我们讲哪部分呢
第一部分是trapframe
就是怎么能够对这个进程
或者线程控制块的trapframe
进行初始化
它涉及到怎么去能够
跳到它的入口地址去
正确执行线程这么一工作 这一块
第二个呢是跟context相关
完成线程切换的时候 context相关
这两部分是我们这里面
会给大家描述重点
也是比较难以去理解的
那我们看第一部分trapframe
它初始化什么地方
初始化关于它地址空间
可以看到他用到的
kernel_cs和kernel_ds
这什么意思呢
意味着我们内核现成它的代码段
和数据段是在内核里面的
它不是user(用户态)的cs和user（用户态）的ds
Ok这第一步
第二步呢我们要设置好
我们说这个线程的起始地址在哪
因为当切换完成之后呢
我们这个线程要从
它的起始地址开始执行
所以你可以看到它有两个地方
一个是kernel thread entry 还有一个fn
fn呢是代表我们说实际的入口地址
但是在执行实际的入口地址之前
我们需要完成简单初始化工作
这就是kernel thread entry
这是最开始的初始化的地方
当把相应的一些初始化
一些变量设置完之后呢
会去进一步去调这个fn
这个function的入口地址
从而可以完成
比如说打印字符串这个工作
这是跟它相关的
这个arg是设置跟这个fn相关一些参数
比如说你要传一个字符串
它的起始地址在什么地方
这是相关的一部分入口的初始化设置
这是第二部分
那第三部分呢是关于trapframe的一些
有关它的esp和它的eip的一个设置
那这里面esp设置是
中断的相应的堆栈一个信息
我们可以看到tf_esp实际上设当前一个esp值
然后还有一个context.-esp
设是proc->_tf
也意味着我们内核的堆栈里面
有一块区域保存了我们trapframe所有内容
我们trapframe跟这个进程相关所有内容
它保存在这个内核堆栈里面
这是一个信息
第二信息是说它有一个eip设置的forkret
那么forkret什么意思
实际上需要注意context.eip
那意味着我们当完成了context switch之后呢
我们当前这个init proc
它首先执行的forkret
那它和我们刚才讲到的
函数的本身的入口地址
比如说fn或者说那个 kernel thread entry
那个地方是不一样
这个forkret主要完成什么呢
它主要完成对返回中断一个处理过程
也意味着它会去设置相应一些操作
最后执行iret
然后iret会根据trap-frame里面设置的信息
来跳到我们说init proc
这个内核线程入口地址去执行
也意味着forkret是进行了
中断的一个恢复执行的一个过程
当设置完trap-frame和context之后呢
我们还需要去进一步去设置有关init proc
其它一些执行相关的一些信息
比如说它的stack
它的内核堆栈
设置好内核堆栈之后
我们可以看到
我们就可以说这个相应一些
初始化工作基本上准备就绪了
我们就可以把这个init proc
放到就绪队列里面去 管理起来
以及把它的状态设置为runnable
更刚才一样设成runnable
180
这代表它可以去被调度去执行了
那当设置完之后
我们接下来工作就要执行它
那么执行是从idle_proc里面去执行的
因为idle_proc
就是我们当前正在执行的ucore os
那么他干什么事情
怎么开始执行
我们可以看一看
首先它要设置我们现在
不能够重新调度
我们现在已经处于调度状态了
我们不能在这个调度状态中
再去递归去调度
这是不允许的
就是unable reschedule
这是在调度时候
要完成第一步工作
第二步工作
我们要找到当前线程队列里面
哪些是属于就绪态的
我们可以看到它这里面至少存在
init_proc
找到这一个 找到这个之后
就开始执行proc 就开始执行
其实还没有完成切换
做好相应的准备
所谓开始执行就要切换什么呢
第一要切换两个线程的kernel_stack
第二步要切换所谓他的地址空间
但是需要注意这个切换地址空间呢
对于我们后续lab5的用户态
的进程是有关系的
但是对我们内核线程来说
它们是共用一个地址空间
所以这一块其实没有太大意义
再接下来是切换context
这context是我们前面
专门给大家介绍context数据结构
我们后续会给大家展开
看看怎么来切换context
一旦切换完context之后
会完成一个return一个返回
那么也意味着它会
执行到forkret这个地方去
然后进一步去根据trap frame
来完成ret一个返回
然后从而可以跳到
跳到我们说内核线程入口地址
就是kernel thread entry
kernel thread entry再会去执行什么呢
执行那个function:fn
从而可以得到我们说去
完成那个打印字符串一个功能的
那个函数的一个执行过程
这是整个这个执行内核线程
一个过程的一个描述
那么我们会对这个switch context
做进一步的讲解
那我们看看switch context
实际上是一个函数
实际上被c语言调用的一个函数
那么它本身的实现
需要注意它本身的实现
是用汇编语言来实现的
因为这里面涉及到
大量对寄存器一些操作
那我们可以去理解一下
from是从 比如说我们这里面具体讲
就是从idle_proc切换到to
to是什么呢
To是init_proc
怎么从from的切换到to的这个context
实际上我们说这里面
要做两部分事情
第一部分是save
save这个idle_proc的context
这是第一步
第二步呢是restore恢复
"to"thread是什么呢
就是我们说的init_proc它的context
保存(save)恢复(restore) ret就完成了这个过程
那么具体怎么做的
我们再逐一看一下
这个参数我们说的idle_proc的context
这个参数呢是我们说init_proc的context
ok 我们进一步看一看它的汇编代码
首先因为它这是一个参数
我们再回顾一下我们在lab1时候
讲解过函数调用栈里面的存储信息
就是我们一个函数
调另一个函数的时候
它压的相应栈的结构
我们可以知道esp
向上那四个字节存的是什么呢
存的是那个参数from这个参数
这个from是什么呢
就是idle_proc context的地址
好 有了这个地址之后
我们接下来就可以
完成一系列的保存工作
比如说move esp到这个地方来
就把esp的内容保存到了
我们说的这个idle_proc的context里面去
同时呢还需要注意这个"popl"是比较特殊的
"popl 0(%eax)"
它通过一种特殊的手段
来完成了把当前的idle_proc的eip保存到了
也一样保存到了
我们说swap_context里面去了
那会完成一系列保存工作
把context把信息给填满
也意味着它会完成对
idle_proc的context的完整的保存
把这些寄存器的内容
全都保存到相应的数据结构里面去了
这是说保存这一步
save这一步
第二个呢还要干的事情就是要恢复
就是restore "to" thread context
那么"to" thread就是我们说的init_proc
那么这里面的context
它在前面已经做好初始化了
而我们前面的idle_proc呢
是在刚才做了保存
那么这个初始化信息
要全部都要读出来
从哪读出来呢
可以看着它又取到了"movl 4(%esp),%eax"
这实际上就取到了
我们说init_proc的context的指针
然后把这些内存里面的信息
再逐一倒到相应的寄存器里面
比如说ebp ebi等等
就是完成了对所有寄存器恢复
然后到最后一步需要注意"pushl 0(%eax)"
实际上把这个eax给push进去了
为什么要push到栈里面去
因为你最后还要执行一个ret
ret会从这个栈里面把这个地址取出来
从而可以完成这个切换
所以说我们想想这个eip等于多少呢
在做前面初始化的时候
我们这个eip赋成了什么呢
赋成了fork ret那个地址
大家有没有印象可以看一看
所以说一旦在执行完这个
ret这个return之后呢
我们这时候呢已经切换到了
init proc的最开始地方
就是forkret起始点去执行
这就是它的context swich完成的工作
所有这些工作在内核里面来完成
好 大家分析到这一步之后呢
大家结合实验可以进一步去展开看看
当fork ret继续往下执行之后
会怎么来完成打印字符串
这么一个完整的过程
这需要大家在实验中
去进一步去体会和理解
好 这部分内容就介绍到这儿
-0.1 Piazza讨论区
--html
-0.2 在线实验平台
--实验平台使用帮助
--平台使用帮助
-0.2在线实验平台
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-1.1 课程概述
--视频
-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
--视频
-1.6 操作系统的演变
--视频
-1.7 操作系统结构
--视频
-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
--视频
-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
-html
--html
