Linux内核实验孟宁,《linux内核分析》实验二：时间片轮转多道程序运行原理

一、概述

本文通过分析一个简单的时间片轮转多道程序的内核

mykernel，来理解操作系统是如何工作的。

mykernel 是孟宁老师的一个开源项目，借助 Linux

内核部分源代码模拟存储程序计算机工作模型及时钟中断，添加与修改部分代码实现的(详情点 此处)。未加入进程管理功能的

mykernel，会在初始化后，周期性地执行时间中断处理程序。在实验楼虚拟机的终端输入以下指令(图形模式下)，即可运行

mykernel 。运行时效果如下：

可以看出，这个系统目前只是简单地不停输出“my_timer_handler here”、“my_start_kernel

here”等字样。通过查看源码，可以发现这些输出字符串分别位于 mymain.c 和 myinterrupt.c

中。只要在此基础上，再加入进程描述 PCB 和进程链表管理、进程切换等代码，一个可运行的小OS kernel

就完成了。下面便开始逐步实现这些功能(本文所有代码均由孟宁老师提供，笔者只分析其功能与实现原理)。

二、添加 PCB 描述信息

为了实现进程管理，需要先引入进程块描述信息，我们将其放入一个新的头文件 mypcb.h

中。

由代码可知，一个 PCB

的相关信息，是通过结构体进行封装的，其组成元素的含义及用途，由变量名及注释即可知其意，就不详述了。

三、PCB初始化(修改 mymain.c )

未修改前， mymain.c

中只有如下一个初始化函数，周期性地输出当前运行位置：

显然，进程块的初始化信息也应添加到这个初始化函数中。

初始化完毕后，各 PCB 构成一个单向循环链表。接着启动 0

号进程。

原来的初始化函数中的打印输出信息，就交由 my_process() 处理了，并调用了进程调度管理程序。

四、时间片分配(修改 myinterrupt.c

)

未修改前，时间中断处理函数

my_timer_handler()内只有一条标识位置的打印输出命令：

现在修改下，让其支持进程的时间片轮转功能：

此时，my_time_handle()

所执行的主要功能为：每被中断调用1000次，且没有需要调度的进程时，就将全局变量 my_need_sched

置为1(中断返回后，正在执行的进程就会执行调度程序 my_schedule())。相当于每次进程占用

CPU的最长时间片为1000个时钟中断周期。时间片长度由 time_count 控制。

五、进程调度( 置于

myinterrupt.c 中 )

当一个进程执行完毕，或用完所分配的时间片后，就会让位给其他进程运行。进程切换功能由 my_schedule()

实现。

my_schedule() 的流程如下：

六、运行验证

以上代码修改完毕，就可以重新编译与运行了。为了更便于观察进程的切换状态，我将my_timer_handler()中每个时间片的1000个时钟中断周期改为了10，再次编译后，运行结果如下图：

六、总结

通过以上分析，我们知道了操作系统的核心功能是：进程调度与中断机制。通过与硬件配合，实现多任务处理，再加上上层应用软件的支持，最终变成可以满足用户使用要求的计算机系统。

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PS：

1、本文为网易云课堂《Linux内核分析》第2讲(操作系统是如何工作的)的课后作业，属原创作品，如需转载请注明出处。

2、网易云课堂《Linux内核分析》MOOC课程：http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000，欢迎前往共同学习。