进程创建

究竟什么是进程

进程是一个抽象概念，它是操作系统对计算资源的抽象

1. 编译时程序可以假设它独占一台机器，编译器在编译时就可以产生固定的地址

   cc hello.c
       

2. 操作系统需要管理所有用户提交的程序，所以抽象出进程的概念

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3. 编译好的程序 (a.out) 执行代码相当于与把控制权交给操作系统
   • 操作系统会给 a.out 分配虚拟地址空间，通过分页机制使得进程彼此隔离
     • a.out 静态的 / 文件
     • process 动态的 / 运行的 CPU
   • 同一个 a.out 在不同时刻运行产生的实体(也就是进程)，拥有自己的资源
     • CPU 时间片
     • 地址空间 (分页)
     • 相关属性 (pid), 在 xv6 中的 struct proc 结构体
       • pid
       • parent id: ppid fork()
     • 打开的文件
   • 进程在内核态和用户态上下文切换时需要保存一些状态
     • p->kstack 内核栈
     • p->state 进程状态

       enum procstate { UNUSED, EMBRYO, SLEEPING, RUNNABLE, RUNNING, ZOMBIE };
                   

file:../../study/os/xv6-public/proc.h::struct proc {

创建第一个进程

1. userinit 创建第一个进程
   • file:../../study/os/xv6-public/main.c::userinit(); // first user process
   • 加载 initcode.S 并启动
2. allocproc() 分配进程数据结构体 proc
   • ptable 记录所有进程表
   • 查找到 proc 结构体, 设置 p->state = EMBRYO
   • 分配内核栈 p->kstack, 页面大小 KSTACKSIZE

              |             |
   0x8e000000 |-------------| TOP STACK (total KSTACKSIZE(4K))
              |    esp      |
              |    ...      |
              |    eip      |
              |    ...      |
              |    edi      |
   0x8dffffb4 |-------------| <- p->tf
              |  trapret    | (0x80105852)
              |-------------|
              |    eip      | <= fork() return address
              |             |
              |    ...      |
              |    edi      |
   0x8dffff9c |-------------| <- p->context
              |             |
              |             |
              |   (empty)   |
              |             |
              |             |
   0x8dfff000 |-------------| <- p->kstack
              |             |
       

3. setupkvm 初始化页表
   • p->pgdir 0x8dffe000
4. inituvm 初始化, 加载用户代码
   • 地址范围 0 ~ PGSIZE
   • memmove 复制数据

   make -nB | grep -i initcode
       

   gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -O2 -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector -fno-pie -no-pie -nostdinc -I. -c initcode.S
   ld -m    elf_i386 -N -e start -Ttext 0 -o initcode.out initcode.o
   objcopy -S -O binary initcode.out initcode
   objdump -S initcode.o > initcode.asm
   ld -m    elf_i386 -T kernel.ld -o kernel entry.o bio.o console.o exec.o file.o fs.o ide.o ioapic.o kalloc.o kbd.o lapic.o log.o main.o mp.o picirq.o pipe.o proc.o sleeplock.o spinlock.o string.o swtch.o syscall.o sysfile.o sysproc.o trapasm.o trap.o uart.o vectors.o vm.o  -b binary initcode entryother
       

5. 设置 p->state = RUNNABLE
6. ptable->proc[] 数组插入 RUNNABLE proc 结构体