2018-2019-1 20189213 《Linux内核原理与分析》第三周作业

《Linux内核原理与分析》第三周学习总结

无论是视频资源还是《庖丁解牛Linux 》第2章，主要讲述的都是操作系统是如何工作的，并介绍了如何在mykernel基础上构造一个简单的操作系统内核。

1.函数调用堆栈：

堆栈的由来：堆栈并不是一开始就有的，计算机没有高级语言的时候，只有机器语言时候，因为汇编可以跳转，没有太多函数的概念，有了高级语言，有了函数，就要借助堆栈了。
堆栈是c语言程序运行时必须的一个记录调用路径和参数的空间 ，具体作用有：记录函数调用框架、传递函数参数、保存返回地址、提供函数内部局部变量的存储空间等等。
堆栈相关的寄存器：
esp—堆栈指针 （stack pointer）
ebp—基址指针 （base pointer）— ebp在c语言中用作记录当前函数调用基址
堆栈操作:
push—栈顶地址减少4个字节
pop—栈顶地址增加4个字节
其他关键寄存器 ：
cs:eip总是指向下一条的指令地址 ；
顺序执行：总是指向地址连续的下一条指令。
跳转/分支：执行这样的指令的时候，cs:eip的值会根据程序被修改。
call：将当前的cs:eip的值压入栈顶，cs:eip指向被调用函数的入口地址。
ret：从栈顶弹出原来的保存在这里的cd:eip的值，放入cs:eip中。

2.C代码中嵌入汇编代码的写法：

寄存器前有两个% 　　　　　　　 例如：movl $3,%%ebp;
%加数字，代表代码末的输出或输入 例子：addl %1,%%eax;
　　　　　　　　　　　　　　　　　其中："d"(val2) /d代表edx寄存器/ "c"(val1) /c代表ecx寄存器/
　　　　　　　　　　　　　　　　即%eax+=val1，由于%eax清0，其实就是把val1赋给eax。

3.mykernel实验指导及过程：

首先使用实验楼的虚拟机打开shell，在终端上输入如下命令：

其中make编译内核阶段比较漫长,截了一段过程：

在QEMU窗口，不停的输出字符串：

源代码中的mymain.c：

在mymain.c的my_start_kernel函数中有一个循环，会不停的输出my_start_kernel here；
源代码中的myinterrupt.c：



在myinterrupt.c中，可以看到一个会被时钟中断周期调用的函数my_timer_handler ，在这个函数里，输出>>>>>my_timer_handler here <<<<<；
即：mykernel系统启动后，调用my_start_kernel函数，周期性的调用my_timer_handler函数，它们分别完成了系统进程的初始化和进程的轮转调度，这就是一个简单的操作系统模拟。

4.完成一个简单的时间片轮转多道程序内核代码及详细代码分析：

这里首先我参考了mykernel在自己的虚拟机上搭建环境，搭建成功后主要分析实验中需要改写的三个文件，其作用简述如下：
mypcb.h ： 进程控制块PCB结构体定义。
mymain.c： 初始化各个进程并启动0号进程。
myinterrupt.c：时钟中断处理和进程调度算法。
mypcb. h:

在代码中有函数的声明my_schedule：调度器。它在my_interrupt.c中实现，在mymain.c中的各个进程函数会根据一个全局变量的状态来决定是否调用它，从而实现主动调度。
mymain.c:


myinterrupt.c:



myinterrupt.c包含my_timer_handler和my_schedule两个函数。 my_timer_handler每隔100次将my_need_sched赋值为1，等待mymain.c中my_process函数的主动调度。my_schedule保存恢复进程上下文。

总结：

操作系统是连接软硬件的桥梁：
一方面它管理硬件资源（配置内存，控制输入输出设备，操作网络与文件系统），最大限度地发挥计算机资源；
另一方面，他负责进程调度和作业管理，为软件运行提供库支持，屏蔽硬件的不同。通过中断对外界做出反映，通过进程切换使CPU时间合理分配，保证计算机的性能发挥。
遇到的问题：
1.在看书过程中，一开始对书中的C代码中嵌入汇编代码实例中的“%加一个数字则表示第二部分输出、第三部分输入以及第四部分破坏描述（没有破坏则可省略）的编号”这句话并没有很好的理解，后面再仔细看了书中详细具体实例解释后，有了一丝的了解，但还是不太懂。
2.做一个简单的时间片轮转多道程序时，用了自己的虚拟机重新搭建了环境，搭建环境由于网速等原因导致特别的慢，期间也出现了很多的问题，经过查阅资料与询问同学，有了一些了解，但还是好多不懂，希望在下周老师的课上能认真学习这些知识。
3.对mykernel中的mymain.c与myinterrupt.c也没有完全的读懂，还需要继续深入学习。