操作系统 read源代码分析

Read 源代码 源代码分析
向 fs 发消息（2）
• Sys_call 为 c 源码，在 book 7000 从堆栈接收调用者传来的参数， 源码， 从堆栈接收调用者传来的参数， 包括功能、通信对象、消息指针， 包括功能、通信对象、消息指针，所做的工作是进行收发双方的 合法性检查，区别功能（ 当前进程),通信对 合法性检查，区别功能（send,rec,both）以 rp(当前进程 通信对 ） 当前进程 消息指针为参数调用mini_send, mini_rec，返回值在消息中 象，消息指针为参数调用 ， • Mini_send, mini_rec 为 c 源码 在 book 7042, 所做工作不少，需 源码, 所做工作不少， 进行一系列检查，包括：双方身份合法性，互相收发的死锁检查， 进行一系列检查，包括：双方身份合法性，互相收发的死锁检查， 关键的检查是通信对方是否阻塞在收发上， 关键的检查是通信对方是否阻塞在收发上，是则调用 CopyMess 复制消息， 将对方转变为就绪； 复制消息，调用 ready 将对方转变为就绪；否则调用 unready当 当 前进程阻塞， 前进程阻塞，并排队 • CopyMess 宏，定义为过程 cp_mess, 在 book 8227, 汇编源码，自 汇编源码， 然是做消息复制工作，从消息源复制到目标， 然是做消息复制工作，从消息源复制到目标，通信双方都有消息 地址， 地址，需转换为统一的核心段基地址 • Ready 是 c 函数，在 book 71??, 使进程就绪 函数， • Unready 也是 c 函数，使进程阻塞 函数，
读文件
• Do_read 设置READING 标志调用 read_write 设置READING • Read_write 最初的几行代码在 fs 将 mm装入内存时运行，正常 mm装入内存时运行 装入内存时运行， 调用先进行有效性检查，变量初始化， 调用先进行有效性检查，变量初始化，读字符设备文件不经过高 速缓存，其后几行代码专用于写操作，检查是否超出设备容量， 速缓存，其后几行代码专用于写操作，检查是否超出设备容量， 或超出文件尾 • 读文件的关键是 23530 行开始的循环，它将读请求分为若干小 行开始的循环， 每段一块不跨块，每小块分别读， 段，每段一块不跨块，每小块分别读，循环直到所有字节读完或 已到文件尾为止 • 读取小块由过程 rw_chunk 完成，每读一块，各计数器和指针相 完成，每读一块， 应修改，循环结束后修改文件位置，若是管道文件， 应修改，循环结束后修改文件位置，若是管道文件，则修改指针 • 如果需要预度，则将相应的 I-节点和位置保存在全局变量中， 如果需要预度， 节点和位置保存在全局变量中， 以便在向用户发应答后，文件系统继续读下一块 以便在向用户发应答后，
Read 源代码分析
fs 接收消息
• Fs 的 main 函数，在book 22??? ,主函数只有两件事，初始化 函数， ,主函数只有两件事 主函数只有两件事， 文件系统， 文件系统，主循环 • 主循环在 fs 运行期间循环不停，做三件事，调用 get_work 接 运行期间循环不停，做三件事， 收消息， who， fs_call； 收消息，从中析出通信对方 who，请求 fs_call；调用 执行请求， *call_vector 执行请求，调用 reply 发应答 • get_work 检查是否有苏醒请求，若有则从进程表项中取进程号， 检查是否有苏醒请求，若有则从进程表项中取进程号， 请求，解除挂起和苏醒，苏醒数减，返回到主循环，处理请求； 请求，解除挂起和苏醒，苏醒数减，返回到主循环，处理请求； 若没有则调用 receive 接收消息 • receive 在 lib386，是汇编代码，其中执行 int SYSVEC 陷入 lib386，是汇编代码， 核心， _s_call， 核心，执行代码段 _s_call，其中调用 sys_call ，调用 mini_rec接收消息 接收消息， mini_rec接收消息，没有消息则调用者 unready ,调用 选择进程运行; 有则复制消息，发信者ready pick_proc ,选择进程运行; 有则复制消息，发信者ready ，逐 层返回， 层返回，receive 调用者继续 • 情景是 fs 接收来自用户进程的 READ 消息
Read 源代码 源代码分析
向fs发消息（1）
• read(fd,buffer,nbytes)，标准库函数，在文件lib，43400行， read(fd,buffer,nbytes)，标准库函数，在文件lib，43400行 (fd,buffer,nbytes) lib 的三个域赋值， 为消息 m 的三个域赋值，以 FS, READ, &m 为参数调用 _syscall， _syscall，返回读到的字节数 • _syscall, 也在文件 lib 中，37600行，在讨论 fork 时提到 37600行 过，主要工作是以 who, msgptr 为参数调用 _sendrec • _sendrec 在 lib386，07742行，是汇编源程序，是三个系统调 lib386，07742行 是汇编源程序， 用函数之一， 消息对方在堆栈中， 用函数之一，ecx 中存放 BOTH, 消息对方在堆栈中，取来送到 eax, 消息地址送 ebx, 然后执行终端指令 int SYSVEC (int 陷入核心， 21h), 陷入核心，返回值在消息中 • 陷入后的软中断处理过程是_s_call，这是由系统决定的，初始 陷入后的软中断处理过程是_s_call 这是由系统决定的， _s_call， 化时（ prot_init， 化时（中断门描述符表的初始化在文件 book 的 prot_init， 07764行 过程_s_call的地址被装入中断门描述符表（ _s_call的地址被装入中断门描述符表 07764行。过程_s_call的地址被装入中断门描述符表（中断向量 ），中断指令执行 导致该过程被执行。_s_call所做的工作 中断指令执行， 表），中断指令执行，导致该过程被执行。_s_call所做的工作 与中断处理程序类似，主要是保存现场， 与中断处理程序类似，主要是保存现场，调用过程 sys_call 构 造消息， 造消息，返回后运行 proc_ptr 所指的进程
读块
• Rw_chunk 以i- 节点和文件位置为参数，调用 read_map 把它们 节点和文件位置为参数， 转换为磁盘块号，对于普通文件， 转换为磁盘块号，对于普通文件，变量 b和dev 分别表示物理块 号和设备号， get_block查找块 必要时将块读入内存， 查找块， 号和设备号，然后调用 get_block查找块，必要时将块读入内存， 一旦获得块高速缓存的块指针， 一旦获得块高速缓存的块指针，就可以调用 sys_copy 请求传送 该块到用户空间， 释放该块， 该块到用户空间，随后调用 put_block 释放该块，以便必要时 可以从块高速缓存淘汰 • Read_map 负责将逻辑文件位置转化为物理块号，如果是前7个区 负责将逻辑文件位置转化为物理块号，如果是前7 段中的块，则只需通过I 节点简单计算， 段中的块，则只需通过I-节点简单计算，否则需要调用 rd_indir 读入间接块 • Read_ahead 将逻辑位置转化为物理块号，调用get_block 查找 将逻辑位置转化为物理块号，调用get_block 必要时读入内存，并立即回收， sys_copy, 块，必要时读入内存，并立即回收，不调用 sys_copy,每次只请 求一块 • Rahead 的用意与 read_ahead 相同，只是由于在调用 相同， 之后， rw_scattered， get_block 之后，调用 rw_scattered，使任务成批处理读写块 请求， 请求，以提高读写效率
Read 源代码分析
进程阻塞
• 用户进程只能与 mm， fs 通信，而且必须是 sendrec，因此必然 ， 通信， ， 阻塞，将导致进程调度 阻塞， • Ready 要求的参数是进程表项指针，作用是将进程转变为就绪， 要求的参数是进程表项指针，作用是将进程转变为就绪， 根据指针判断是 task, server, user ，将该进程排入相应就绪队列 • Unready 作用是将进程转变为阻塞，很可能是当前进程，因此可 作用是将进程转变为阻塞，很可能是当前进程， 能导致进程调度（如果需要调度，调用 pick_proc），转变为阻 能导致进程调度（如果需要调度， ），转变为阻 ）， 塞后应修改进程表项，排入等待队列， 塞后应修改进程表项，排入等待队列，在 mini_send, mini_rec 源 码中可以看到这些修改 • pick_proc 为 proc_ptr 赋值，也就是选择一进程投入运行，该函 赋值，也就是选择一进程投入运行， 三级进程就绪队列， 数依次检查 task, server, user 三级进程就绪队列，选中的第一个 如果三个队列都空， 进程表项指针送 proc_ptr, 如果三个队列都空，则选择 IDLE • 注意，这里调用 read 的用户进程在 int SYSVEC 时陷入核心，因 注意， 时陷入核心， 此阻塞也在那里，将来再就绪， 此阻塞也在那里，将来再就绪，投入运行时是从 int SYSVEC 返 回开始， 之后的各个过程，均运行于核心态， 回开始，int SYSVEC 之后的各个过程，均运行于核心态，不存 在阻塞的问题。不是进程的一部分，此乃 MINIX 的独到之处， 在阻塞的问题。不是进程的一部分， 的独到之处， 层fs 执行请求
• Fs 的主循环在 get_work 接收消息之后，取得 who（发信进程）， 接收消息之后， （发信进程）， fs_call （消息类型，请求），然后调用 *call_vector[fs_call] 执行 消息类型，请求）， ），然后调用 请求， 请求，call_vector 是若干函数的入口地址数组 • 宏 READ 的值为 3， *call_vector[3] = do_read ,因此调用 因此调用do_read ， 因此调用 • Do_read 很小，它只以参数 READING 调用 很小， • read_write 所做工作很多，需要进行一系列的判断检测，区别 所做工作很多，需要进行一系列的判断检测， mm 请求还是用户进程请求， 请求还是用户进程请求， • 区别字符设备文件、块设备文件、管道文件、普通文件，区别读、 区别字符设备文件、块设备文件、管道文件、普通文件，区别读、 写进行不同处理，还要把请求分解为片断， 写进行不同处理，还要把请求分解为片断，逐片判断是否在块高 速缓存，如果不在需要进行高速缓存调度， 速缓存，如果不在需要进行高速缓存调度，要向相应设备任务发 块读写请求；如果在，则要向系统任务发请求， 块读写请求；如果在，则要向系统任务发请求，将块复制到用户 进程缓冲区。在此， 进程缓冲区。在此，我们关注普通文件的读请求