一个简单的linux内核mykernel分析
mypcb.h文件
#define MAX_TASK_NUM 4
#define KERNEL_STACK_SIZE 1024*8
/* CPU-specific state of this task */
struct Thread {
unsigned long ip;
unsigned long sp;
};
定义了一个任务结构体，此结构体包含的ip通过cs：ip确定程序的下一跳指令，sp为任务的堆栈的栈顶，这两个成员变量确饱了一个任务 在计算机上的正确执行；
typedef struct PCB{
int pid;
volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
char stack[KERNEL_STACK_SIZE];
/* CPU-specific state of this task */
struct Thread thread;
unsigned long task_entry;
struct PCB *next;
}tPCB;
void my_schedule(void);
pcb结构体包含了一个任务的各种重要信息，pid为进程标识符，唯一标识一个进程；state确定进程目前的状态；stack数组为进程开辟了一个1024*8大小的堆栈，供进程被调用时使用；Thread结构体包含ip和sp，在进程获取cpu资源后ip装入pc运行，sp指向进程的栈顶；task_entry为任务入口；*next供进程链链接下一个进程，构成进程就绪队列；void my_schedule(void);是进程调度程序的声明；
mymain.c
void __init my_start_kernel(void)函数中进行对任务的初始化
task[pid].pid = pid;
task[pid].state = 0;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
task[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;
task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
task[pid].next = &task[pid];
通过对一个pid为0的任务初始化，将pcb结构体的各项内容进行初始化并构建只有一个任务块的链表。
for(i=1;i<MAX_TASK_NUM;i++)
{
memcpy(&task[i],&task[0],sizeof(tPCB));
task[i].pid = i;
task[i].state = -1;
task[i].thread.sp = (unsigned long)&task[i].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];
task[i].next = task[i-1].next;
task[i-1].next = &task[i];
}
通过一个for循环创建MAX_TASK_NUM个任务，将任务的PCB数组初始化，并且链接到最初创建的只有一个任务块的链表中。
pid = 0;
my_current_task = &task[pid];
asm volatile(
"movl %1,%%esp\n\t" /* set task[pid].thread.sp to esp */
"pushl %1\n\t" /* push ebp */
"pushl %0\n\t" /* push task[pid].thread.ip */
"ret\n\t" /* pop task[pid].thread.ip to eip */
"popl %%ebp\n\t"
:
: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/
);
通过嵌入一段汇编代码将pid为0的任务的bp，sp，ip初始化，使其可以在cpu上运行。因为此进程的堆栈空间是私有的，只供此任务使用，所以不需要像函数调用一样重新建立堆栈，调用结束拆除堆栈。在这里只需要将esp的地址指向任务的堆栈即可。
void my_process(void)
{
int i = 0;
while(1)
{
i++;
if(i%10000000 == 0)
{
printk(KERN_NOTICE "this is process %d -\n",my_current_task->pid);
if(my_need_sched == 1)
{
my_need_sched = 0;
my_schedule();
}
printk(KERN_NOTICE "this is process %d +\n",my_current_task->pid);
}
}
}
void my_timer_handler(void)
{
#if 1
if(time_count%1000 == 0 && my_need_sched != 1)
{
printk(KERN_NOTICE ">>>my_timer_handler here<<<\n");
my_need_sched = 1;
}
time_count ++ ;
#endif
return;
}
当发生时钟中断（time_count%1000 == 0)时，把my_need_sched置位为1，这是my_process中if部分开始，把my_need_sched复位为0，并调用my_schedule
void my_schedule(void)
{
tPCB * next;
tPCB * prev;
if(my_current_task == NULL
|| my_current_task->next == NULL)
{
return;
}
printk(KERN_NOTICE ">>>my_schedule<<<\n");
/* schedule */
next = my_current_task->next;
prev = my_current_task;
以上为判断目前的任务是否存在，并且任务链表中也没有任务的情况。
if(next->state == 0)/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
{
/* switch to next process */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* save ebp */
"movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */
"movl %2,%%esp\n\t" /* restore esp */
"movl $1f,%1\n\t" /* save eip */
"pushl %3\n\t"
"ret\n\t" /* restore eip */
"1:\t" /* next process start here */
"popl %%ebp\n\t"
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
}
以上为当 下一个任务的state状态为正在执行，则会发生进程的切换，现将上一个任务的sp，ip等内容从新装回进程的pcb的stack中，将将要执行的进程的sp，ip装入cpu的寄存器中开始执行。最好，将目前进程的标识更改。
else
{
next->state = 0;
my_current_task = next;
printk(KERN_NOTICE ">>>switch %d to %d<<<\n",prev->pid,next->pid);
/* switch to new process */
asm volatile(
"pushl %%ebp\n\t" /* save ebp */
"movl %%esp,%0\n\t" /* save esp */
"movl %2,%%esp\n\t" /* restore esp */
"movl %2,%%ebp\n\t" /* restore ebp */
"movl $1f,%1\n\t" /* save eip */
"pushl %3\n\t"
"ret\n\t" /* restore eip */
: "=m" (prev->thread.sp),"=m" (prev->thread.ip)
: "m" (next->thread.sp),"m" (next->thread.ip)
);
}
return;
}
以上与next->state = 0;类似，都进行了进程的切换。