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d8ad0a5e77
  实现了具有优秀架构设计的新的内存管理模块，对内核空间和用户空间的内存映射、分配、释放、管理等操作进行了封装，使得内核开发者可以更加方便地进行内存管理。
  内存管理模块主要由以下类型的组件组成：
- **硬件抽象层（MemoryManagementArch）** - 提供对具体处理器架构的抽象，使得内存管理模块可以在不同的处理器架构上运行
- **页面映射器（PageMapper）**- 提供对虚拟地址和物理地址的映射，以及页表的创建、填写、销毁、权限管理等操作。分为两种类型：内核页表映射器（KernelMapper）和用户页表映射器（位于具体的用户地址空间结构中）
- **页面刷新器（PageFlusher）** - 提供对页表的刷新操作（整表刷新、单页刷新、跨核心刷新）
- **页帧分配器（FrameAllocator）** - 提供对页帧的分配、释放、管理等操作。具体来说，包括BumpAllocator、BuddyAllocator
- **小对象分配器** - 提供对小内存对象的分配、释放、管理等操作。指的是内核里面的SlabAllocator （SlabAllocator的实现目前还没有完成）
- **MMIO空间管理器** - 提供对MMIO地址空间的分配、管理操作。（目前这个模块待进一步重构）
- **用户地址空间管理机制** - 提供对用户地址空间的管理。
- VMA机制 - 提供对用户地址空间的管理，包括VMA的创建、销毁、权限管理等操作
- 用户映射管理 - 与VMA机制共同作用，管理用户地址空间的映射
- **系统调用层** - 提供对用户空间的内存管理系统调用，包括mmap、munmap、mprotect、mremap等
- **C接口兼容层** - 提供对原有的C代码的接口，是的C代码能够正常运行。
除上面的新增内容以外，其它的更改内容：
- 新增二进制加载器，以及elf的解析器
- 解决由于local_irq_save、local_irq_restore函数的汇编不规范导致影响栈行为的bug。
- 解决local_irq_save未关中断的错误。
- 修复sys_gettimeofday对timezone参数的处理的bug
214 lines
7.6 KiB
C
214 lines
7.6 KiB
C
/**
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* @file process.h
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||
* @author longjin
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||
* @brief 进程
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||
* @date 2022-01-29
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*
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* @copyright Copyright (c) 2022
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*
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*/
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#pragma once
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#include "ptrace.h"
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#include <common/cpu.h>
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#include <common/errno.h>
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#include <common/glib.h>
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#include <common/wait_queue.h>
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#include <filesystem/vfs/VFS.h>
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#include <mm/mm-types.h>
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#include <syscall/syscall.h>
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#include <asm/current.h>
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#include "proc-types.h"
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extern void process_exit_thread(struct process_control_block *pcb);
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extern int process_exit_files(struct process_control_block *pcb);
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||
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/**
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* @brief 任务状态段结构体
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*
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*/
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||
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// 设置初始进程的tss
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#define INITIAL_TSS \
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{ \
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.reserved0 = 0, .rsp0 = (ul)(initial_proc_union.stack + STACK_SIZE / sizeof(ul)), \
|
||
.rsp1 = (ul)(initial_proc_union.stack + STACK_SIZE / sizeof(ul)), \
|
||
.rsp2 = (ul)(initial_proc_union.stack + STACK_SIZE / sizeof(ul)), .reserved1 = 0, .ist1 = 0xffff800000007c00, \
|
||
.ist2 = 0xffff800000007c00, .ist3 = 0xffff800000007c00, .ist4 = 0xffff800000007c00, \
|
||
.ist5 = 0xffff800000007c00, .ist6 = 0xffff800000007c00, .ist7 = 0xffff800000007c00, .reserved2 = 0, \
|
||
.reserved3 = 0, .io_map_base_addr = 0 \
|
||
}
|
||
|
||
#define GET_CURRENT_PCB \
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||
"movq %rsp, %rbx \n\t" \
|
||
"andq $-32768, %rbx\n\t"
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||
|
||
/**
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* @brief 切换进程上下文
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||
* 先把rbp和rax保存到栈中，然后将rsp和rip保存到prev的thread结构体中
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||
* 然后调用__switch_to切换栈，配置其他信息，最后恢复下一个进程的rax rbp。
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*/
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||
|
||
#define switch_to(prev, next) \
|
||
do \
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||
{ \
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__asm__ __volatile__("pushq %%rbp \n\t" \
|
||
"pushq %%rax \n\t" \
|
||
"movq %%rsp, %0 \n\t" \
|
||
"movq %2, %%rsp \n\t" \
|
||
"leaq 2f(%%rip), %%rax \n\t" \
|
||
"movq %%rax, %1 \n\t" \
|
||
"pushq %3 \n\t" \
|
||
"jmp __switch_to \n\t" \
|
||
"2: \n\t" \
|
||
"popq %%rax \n\t" \
|
||
"popq %%rbp \n\t" \
|
||
: "=m"(prev->thread->rsp), "=m"(prev->thread->rip) \
|
||
: "m"(next->thread->rsp), "m"(next->thread->rip), "D"(prev), "S"(next) \
|
||
: "memory", "rax"); \
|
||
} while (0)
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||
|
||
/**
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||
* @brief 初始化系统的第一个进程
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||
*
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*/
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void process_init();
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/**
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* @brief fork当前进程
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*
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* @param regs 新的寄存器值
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* @param clone_flags 克隆标志
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* @param stack_start 堆栈开始地址
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||
* @param stack_size 堆栈大小
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||
* @return unsigned long
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||
*/
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unsigned long do_fork(struct pt_regs *regs, unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start,
|
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unsigned long stack_size);
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||
|
||
/**
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||
* @brief 根据pid获取进程的pcb。存在对应的pcb时，返回对应的pcb的指针，否则返回NULL
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||
* 当进程管理模块拥有pcblist_lock之后，调用本函数之前，应当对其加锁
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||
* @param pid
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* @return struct process_control_block*
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||
*/
|
||
struct process_control_block *process_find_pcb_by_pid(pid_t pid);
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 将进程加入到调度器的就绪队列中
|
||
*
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||
* @param pcb 进程的pcb
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||
*
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||
* @return 如果进程被成功唤醒，则返回1,如果进程正在运行，则返回0.如果pcb为NULL，则返回-EINVAL
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||
*/
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int process_wakeup(struct process_control_block *pcb);
|
||
|
||
/**
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||
* @brief 将进程加入到调度器的就绪队列中，并标志当前进程需要被调度
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||
*
|
||
* @param pcb 进程的pcb
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||
*/
|
||
int process_wakeup_immediately(struct process_control_block *pcb);
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||
|
||
/**
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||
* @brief 释放进程的页表
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||
*
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||
* @param pcb 要被释放页表的进程
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* @return uint64_t
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||
*/
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uint64_t process_exit_mm(struct process_control_block *pcb);
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||
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||
/**
|
||
* @brief 进程退出时执行的函数
|
||
*
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||
* @param code 返回码
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* @return ul
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*/
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ul process_do_exit(ul code);
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||
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||
/**
|
||
* @brief 当子进程退出后向父进程发送通知
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||
*
|
||
*/
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void process_exit_notify();
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||
|
||
/**
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||
* @brief 初始化内核进程
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||
*
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* @param fn 目标程序的地址
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||
* @param arg 向目标程序传入的参数
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* @param flags
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||
* @return int
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||
*/
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||
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||
pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags);
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||
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||
int process_fd_alloc(struct vfs_file_t *file);
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||
|
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int process_release_pcb(struct process_control_block *pcb);
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||
/**
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||
* @brief 切换页表
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* @param prev 前一个进程的pcb
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||
* @param next 下一个进程的pcb
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||
*
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||
*/
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||
#define process_switch_mm(next_pcb) \
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do \
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||
{ \
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asm volatile("movq %0, %%cr3 \n\t" ::"r"(next_pcb->mm->pgd) \
|
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: "memory"); \
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||
} while (0)
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||
// flush_tlb();
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// 获取当前cpu id
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#define proc_current_cpu_id (current_pcb->cpu_id)
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extern unsigned long head_stack_start; // 导出内核层栈基地址（定义在head.S）
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extern ul _stack_start;
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extern void ret_from_intr(void); // 导出从中断返回的函数（定义在entry.S）
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||
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||
extern struct tss_struct initial_tss[MAX_CPU_NUM];
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extern struct mm_struct initial_mm;
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extern struct thread_struct initial_thread;
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extern union proc_union initial_proc_union;
|
||
extern struct process_control_block *initial_proc[MAX_CPU_NUM];
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||
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||
/**
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||
* @brief 给pcb设置名字
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*
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||
* @param pcb 需要设置名字的pcb
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* @param pcb_name 保存名字的char数组
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||
*/
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void process_set_pcb_name(struct process_control_block *pcb, const char *pcb_name);
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||
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/**
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||
* @brief 判断进程是否已经停止
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*
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||
* hint: 本函数在rust中实现，请参考rust版本的注释
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||
*
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||
* @param pcb 目标pcb
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* @return true
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* @return false
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*/
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||
extern bool process_is_stopped(struct process_control_block *pcb);
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||
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||
/**
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||
* @brief 尝试唤醒指定的进程。
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||
* 本函数的行为：If (@_state & @pcb->state) @pcb->state = TASK_RUNNING.
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||
*
|
||
* hint: 本函数在rust中实现，请参考rust版本的注释
|
||
*/
|
||
extern int process_try_to_wake_up(struct process_control_block *_pcb, uint64_t _state, int32_t _wake_flags);
|
||
|
||
/** @brief 当进程，满足 (@state & @pcb->state)时，唤醒进程，并设置： @pcb->state = TASK_RUNNING.
|
||
*
|
||
* hint: 本函数在rust中实现，请参考rust版本的注释
|
||
* @return true 唤醒成功
|
||
* @return false 唤醒失败
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||
*/
|
||
extern int process_wake_up_state(struct process_control_block *pcb, uint64_t state);
|
||
void __switch_to(struct process_control_block *prev, struct process_control_block *next);
|