修改 Minix 3 调度器

Question

我最近购买了这本书，以更好地了解操作系统的工作原理。我在第二章，我被这个问题困住了，我的操作系统无法使用我添加的代码启动。下面的代码是在 pic_proc 函数开始时添加到 proc.c 中的，以尝试修改调度程序。

修改。

int realtime;
clock_t recent_time[NR_TASKS + NR_PROCS];
clock_t stopwatch;

realtime = getuptime();
recent_time[proc_ptr->p_nr + NR_TASKS] = realtime - stopwatch;
stopwatch = realtime;

原代码：

    PRIVATE void pick_proc()
    {
    register struct proc *rp;                     /* process to run */
    int q;                                        /* iterate over queues */
    
    /* Modified Code here */

     for (q=0; q < NR_SCHED_QUEUES; q++) {
        if ( (rp = rdy_head[q]) != NIL_PROC) {
              next_ptr = rp;                      
              if (priv(rp)->s_flags & BILLABLE)
                  bill_ptr = rp; 
     return;
      }
}
}

书籍操作系统设计和实现。第 3 版，Minix 书，P219，#45。 修改 Minix 3 调度程序以跟踪每个用户进程最近有多少 CPU 时间。当没有任务或服务器想要运行时，选择 CPU 份额最小的用户进程。

Answer 1

根据您的新代码 [和 pick_proc 函数体]，唯一可能的失败是我上面在我的* cmets 中描述的那些。

即proc_ptr必须有效（即非NULL）并且proc_ptr->p_nr必须在范围内以防止UB。

NR_TASKS 和 NR_PROCS 的值是什么？ recent_time 可以放入堆栈吗？内核中的堆栈大小通常非常有限。比如在linux下，你只能有4KB左右的栈。

因此，如果 NR_PROCS 是（例如）32767，那么 recent_time 就不能放在堆栈上。

而且，我看不出在堆栈上有一个独立数组的原因，因为它不会在调用之后持续存在。

所以，为了帮助调试，我将 static 添加到 recent_time 定义中

您需要添加一些调试代码来查看问题所在。

这是一个示例。调整printf 等。人。以适应minux 内核的打印机制[假设您可以在调用代码的状态下打印]：

#ifdef DEBUG
#define dbgprt(_fmt...) \
    printf(_fmt)
#else
#define dbgprt(_fmt...) \
    do { } while (0)
#endif

PRIVATE void
pick_proc()
{
    register struct proc *rp;           /* process to run */
    int q;                              /* iterate over queues */

    /* Modified Code here */
    int realtime;
    static clock_t recent_time[NR_TASKS + NR_PROCS];
    clock_t stopwatch;
    do {
        // bad pointer
        dbgprt("pick_proc: proc_ptr=%p\n",proc_ptr);
        if (proc_ptr == NULL)
            break;

        // out of range process number
        dbgprt("pick_proc: p_nr=%u\n",proc_ptr->p_nr);
        if (proc_ptr->p_nr >= NR_PROCS)
            break;

        realtime = getuptime();
        dbgprt("pick_proc: realtime=%d\n",realtime);
        recent_time[proc_ptr->p_nr + NR_TASKS] = realtime - stopwatch;
        stopwatch = realtime;
    } while (0);

    for (q = 0; q < NR_SCHED_QUEUES; q++) {
        if ((rp = rdy_head[q]) != NIL_PROC) {
            next_ptr = rp;
            if (priv(rp)->s_flags & BILLABLE)
                bill_ptr = rp;
            return;
        }
    }
}

---

更新：

assert 和/或if 语句的重要性再怎么强调都不为过，无法预先验证您为防止 UB 所做的任何事情。并且，debugprintf，如：

TRACE(VF_PICKPROC,printf("hello world\n"););

顺便说一句，我从 github 上提取了minix 源代码：

git 克隆https://github.com/Stichting-MINIX-Research-Foundation/minix.git

您的源代码似乎已过时，因为该仓库中的pick_proc 包含更多与 SMP 相关的代码。

NR_TASKS + NR_PROCS 应该是从进程表中获取的时间量。我最初在 proc.h 中声明了数组和秒表，但 pic_proc 函数无权访问它们。

您确实想使用struct proc 中的现有字段，或者添加一些您自己的字段而不是创建一个单独的数组[按进程编号索引]。

我添加了一些调用 pic_proc 的代码的屏幕截图。我想我需要修改 sched 并单独留下 pic_proc。 pic_proc 中的数组应该是从进程表中获取每个进程的时间量

是的，希望每个进程经过的 CPU 时间在 struct proc 中。如果没有，您将不得不添加一个字段。我怀疑p_user_time [和/或p_sys_time] 可能是你想要的。而且，也许，p_cpu_time_left。其他可能性：p_accounting.time_in_queue。或者，p_cycles

pick_proc 只查看给定运行队列的头部。因此，您可能需要更改实际将给定进程插入该队列的代码。那可能是enqueue和/或dequeue。它们似乎尊重进程优先级 [p_priority] 和抢占。

我浏览了内核代码，猜测，sched_proc 可能会感兴趣。

但是，我真的认为您需要更仔细地检查内核代码，以了解哪些函数实际上将进程添加到给定的运行队列中。以及他们如何选择进程以及从哪个队列中选择。

当添加一个进程时，它可能只是附加到尾部。该代码需要扫描队列并[假设优先级是相同]，根据最低CPU使用率插入。