【xv6】夯实基础
第一个进程
每个进程都有一个运行线程(或简称为线程)来执行进程的指令。线程可以被暂时挂起,稍后再恢复运行。系统在进程之间切换实际上就是挂起当前运行的线程,恢复另一个进程的线程。线程的大多数状态(局部变量和函数调用的返回地址)都保存在线程的栈上。
每个进程都有用户栈和内核栈(p->kstack)。当进程运行用户指令时,只有其用户栈被使用,其内核栈则是空的。然而当进程(通过系统调用或中断)进入内核时,内核代码就在进程的内核栈中执行;进程处于内核中时,其用户栈仍然保存着数据,只是暂时处于不活跃状态。进程的线程交替地使用着用户栈和内核栈。要注意内核栈是用户代码无法使用的,这样即使一个进程破坏了自己的用户栈,内核也能保持运行。
当进程使用系统调用时,处理器转入内核栈中,提升硬件的特权级,然后运行系统调用对应的内核代码。当系统调用完成时,又从内核空间回到用户空间:降低硬件特权级,转入用户栈,恢复执行系统调用指令后面的那条用户指令。线程可以在内核中“阻塞”,等待 I/O, 在 I/O 结束后再恢复运行。
p->state 指示了进程的状态:新建、准备运行、运行、等待 I/O 或退出状态中。
p->pgdir 以 x86 硬件要求的格式保存了进程的页表。xv6 让分页硬件在进程运行时使用 p->pgdir。进程的页表还记录了保存进程内存的物理页的地址。
bootloader
当 x86 PC 启动时,它执行的是一个叫 BIOS 的程序。BIOS 存放在非易失存储器(ROM)中,BIOS 的作用是在启动时进行硬件的准备工作,接着把控制权交给操作系统。具体来说,BIOS 会把控制权交给从引导扇区(用于引导的磁盘的第一个512字节的数据区)加载的代码。引导扇区中包含引导加载器,引导加载器是负责把内核加载到内存中的。BIOS 会把引导扇区加载到内存 0x7c00 处,接着(通过设置寄存器 %ip)跳转至该地址。引导加载器开始执行后,处理器处于模拟 Intel 8088 处理器的模式下。而接下来的工作就是把处理器设置为现代的操作模式,并从磁盘中把 xv6 内核载入到内存中,然后将控制权交给内核。xv6 引导加载器包括两个源文件,一个由16位和32位汇编混合编写而成(bootasm.S;(8400)),另一个由 C 写成(bootmain.c;(8500))。