当前课程知识点：操作系统 > 第十九讲 实验七 同步互斥 > 19.2 底层支撑 > 19.2 底层支撑
好 那我们来看一下
这个底层支撑是怎么来完成的
第一个是定时器
定时器主要是用来干什么呢
让进程睡眠 进入等待状态
为此我们有一个do_sleep函数
这个函数就可以让进程睡眠
并进入等待状态
它做什么事情呢
添加一个timer
我们称之为定时器
这个细节后面会讲到
一旦添加timer之后呢
我们会让这个进程进入等待状态
完成schedule 这样它就切换出去
然后让其它新的进程去执行
紧接着呢 我们的时钟
会产生时钟中断
产生时钟中断之后呢
我们会遍历这个timer 的list
这是一个timer_list
挂了很多的timer
我们刚才添加的timer
会添加到这个timer_list里面去
然后看看是否有哪一个定时器
这里面会有个时间 一个限制
这个时间限制是否到期
如果到期之后呢 它就会唤醒进程A
使得我们进程A
从刚才的等待状态变到就绪状态
这就是定时器的大致的工作过程
我们看细节
定时器的数据结构的定义
它里面包含什么呢
什么时候到期
什么时候这个时钟就结束了
然后哪一个进程
当前是跟这个timer绑定在一起的
然后这个timer连到list里面
它这个link 双向链表
这是一个list_entry
那么这个结构就形成了
我们说定时器一个数据结构
那么 timer_list呢
是把所有的timer挂在一起
便于我们这个时钟中断
这个处理例程呢能够对此进行判断
看哪个timer到期了
然后我们再看它这个执行过程
站在进程或者线程角度来看
进程或者线程
它只要调用以下几个函数
比如说sys_sleep等等
最终会调到do_sleep
我们刚才说的
就是内核提供的一个函数
那么do_sleep呢会创建一个timer
就 add_timer
然后给timer做初始化
并让当前这个进程进入等待状态
完成一次schedule
切换到新的一个进程去执行
这就是说 当一个进程
如果说它想睡眠
它要做的一个大致的过程
是这么一回事
那如果说时钟中断产生之后呢
我们可以看到
只要时钟中断一产生
我们的中断服务例程
就会接受这个处理
比如说Trap_dispatch
在我们这个trap.C函数里面
就会进一步去查询这个timer
所对应那个timer_list
总的timer_list里面
是否有哪个timer到期了
如果有哪个timer到期了
它们会把跟这个timer相关的
那个进程给唤醒 wake up_proc
这是我们在进程管理之后
用到的一个很常见的函数
它会把它这个状态
从等待状态变到就绪状态
然后把这个timer给delete掉
从这个list里取出来 没有用了
同时再调了一个
sched_class_proc_tick
大家想想 这个里面还有印象吗
在lab6里面这个函数很重要
它完成了什么呢
它完成了跟时间相关的参数的调整
比如说我们现在说 有一个时间片
那么每一个timer
有可能导致时间片的递减
从而可以使得其它进程有机会
在某个进程用完时间片之后呢
有机会被调用去执行
那这就是说在定时器里面
这个timer_list里很重要一个处理过程
那么第二个这个底层支撑机制呢
是屏蔽中断
我们为什么屏蔽中断 大家想一想
屏蔽中断最主要的目标
是要保证互斥性
在这个屏蔽中断之后呢
我们就不可能对它进行调度了
这对调度器产生的影响
这是我们说这个
屏蔽中断最重要一个目标
屏蔽中断完成了一个
互斥的一个保护
使得当前在屏蔽中断状态下的
这个内核线程呢
它不会被调度或者被打断
那怎么来屏蔽中断
那么这个和我们硬件相关
我们有个Eflags寄存器
这个寄存器里面有一个bit
很重要的一个bit
叫做 Interrupt Enable Flag
那么这个flag那么如果自乘1
表明当前是允许中断的
如果自乘0表明是什么呢
表明是当前不允许中断
所以我们专门有两条指令
COI和STI 这两条指令呢
能够完成屏蔽中断和使能中断
也就说对这个flag产生的影响
我们的ucore利用了这种机制
通过这两条指令来实现
一个临界区一个代码的一个保护
使得在这里面执行的代码呢
它不会被我们操作系统所打断
在这里面Local_intr_save
对应的就是什么呢
对应这里面的COI指令
而Local_intr_restore呢
对应的是STI指令
它们除了完成对这个中断使能flag
的一个enable和disable之外呢
还对当前这个标记寄存器
做了一定的保存和恢复
这是它们完成的大致的一个功能
那么第三个这个底层支撑呢
是等待队列
为什么要有等待队列
它和我们刚才说的时钟睡眠的队列
就timer_list是类似的
它主要是由于某一些资源
得不到满足之后呢
它也需要等待
所以呢通过这个等待队列
使得进程可以进入等待状态
当某个事件 或者某个资源
得到满足之后呢
它可以从等待当中恢复出来
为此 我们设计了一个
等待项和等待队列
这两个关键的数据结构
我们可以看一看
这里面等待项包含什么呢
第一个proc 就是当前哪一个进程
和这个等待项是对应的
第二个呢 它的这个wakeup_flag
就是它被唤醒 或者它等待
到底等待什么原因
有可能有几种
我们前面说到的 比如说
由于信号量没有得到满足 它会等待
由于子进程还在运行
它需要等待子进程结束
那么它也需要等待
那么这就是等待的一些flag
第三个呢有一个等待队列
也就说你这个等待的项
会挂到这个等待队列里面去
第四是wait_link 那么就是说
它在这里面就是完成了
对这个等待队列里面链表的
一个建立过程
那么这几项合在一起
形成了我们说的wait这个等待项
等待列表呢 其实就是一个
等待项形成的双向链表
用的是我们通常用到list_entry
我们看它的操作
如果说 现在的进程
想进入一个等待状态
它会做什么事情呢
这里面举的例子
是以信号量的P操作为例
就是对应函数叫down函数
来做这个等待一个过程
可以看着 这里面很多其它一些
高层函数呢会调这个down函数
这个down函数最终会
调一个很关键的函数
让进程进入等待队列
一个函数叫wait_corrent_set
那么这个函数呢
会完成什么事情
它会产生一个等待项
然后对这个等待项进行初始化
叫wait_init
同时把这个等待项呢
挂到这个等待队列里面去
叫wait_queue_add
最后还会把这个进程
从运行状态变到等待状态
这里面跟以前讲的不太一样
以前经常是运行态变到就绪态
这里面说的是从
运行状态变到等待状态
同时完成schedule
这是说让进程进入等待队列里面
跟等待项和等待队列相关的
一系列的操作
第二个也会唤醒
我们说 当一个进程
它需要的资源得到满足之后
它会被唤醒
那么唤醒最主要的一个函数
是wakeup_wait
跟这个等待队列相关
它也是一样 可以看着
由于一系列的一些高层函数呢
会调 比如说信号量这个V操作
这里面对应是up函数
这个up函数呢
会进一步调wakeup_wait
就是唤醒当前等待在
这个信号量上这个进程
那么wakeup_wait呢
它首先会把那个等待项
从等待队列里面取出来
并进一步调wakeup_proc
完成对这个进程的唤醒工作
所谓wakeup_proc
很明显就是跟我们前面讲的
进程管理相关
它会把这个进程的状态
从等待状态变到就绪态
然后呢就进一步去执行了
那么既然进到就绪态呢
那就意味着它可以参与到这个
调度器的调度管理中来
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
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--平台使用帮助
-0.2在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-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
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-1.6 操作系统的演变
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-1.7 操作系统结构
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-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
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