本文主要是介绍Mykernel 第二周实验报告，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
刘子健 +
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《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
题目自拟，内容围绕操作系统是如何工作的进行；
博客中需要使用实验截图
博客内容中需要仔细分析进程的启动和进程的切换机制
总结部分需要阐明自己对“操作系统是如何工作的”理解
这里struct Thread有两个member 组成，特意的，用了unsigned long 类型的数据，就是为了取得机器指针长度一致的数据．这里的ip，即instruction pointer , 而sp为stack pointer.分别用来指示当前进程的下一条指令的地址和栈顶指针．
接着，定义结构体struct PCB，这里的PCB应该不是玩硬件同学熟悉的印刷电路板的那个PCB（printed circuit board）
对应的英语全称偶也不是很清楚，不过有一点可以肯定，这个结构体对应着Linux内核里的struct task.
意义在于为进程提供抽象数据结构，把需要描述进程的元素统统用这个结构体封装起来．
呵呵，老师也是良苦用心，这么精简，要知道，真正的struct task有近1000行，一个结构体的定义就1000+行．
state 有三种情况，0为正在运行的进程，-1表示不可运行，大于0则表示进程停止了．
这是Mykernel的进程描述情况，
真正的Linux的Process state有五种．
OK, 头文件pcb.h搞定了．然后分析mymain.c
看看my_start_kernel()函数
void __init my_start_kernel(void)
{int pid = 0;/* Initialize process 0*/task[pid].pid = pid;task[pid].state = 0;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */// set task 0 execute entry address to my_processtask[pid].task_entry = task[pid].thread.ip = (unsigned long)my_process;task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];task[pid].next = &task[pid]; //构造一个链表/*fork more process */for(pid=1;pid<MAX_TASK_NUM;pid++){ //这里主要是对每个进程的数据结构进行初始化，把所有初始进程除了进程0，都设置为不可运行memcpy(&task[pid],&task[0],sizeof(tPCB));task[pid].pid = pid;task[pid].state = -1;task[pid].thread.sp = (unsigned long)&task[pid].stack[KERNEL_STACK_SIZE-1];task[pid].priority=get_rand(PRIORITY_MAX);//each time all tasks get a random priority 进程优先级}task[MAX_TASK_NUM-1].next=&task[0];printk(KERN_NOTICE "\n\n\n\n\n\n system begin :>>>process 0 running!!!<<<\n\n");/* start process 0 by task[0] */pid = 0;my_current_task = &task[pid];
asm volatile("movl %1,%%esp\n\t" /* set task[pid].thread.sp to esp */"pushl %1\n\t" /* push ebp */"pushl %0\n\t" /* push task[pid].thread.ip */"ret\n\t" /* pop task[pid].thread.ip to eip */"popl %%ebp\n\t":: "c" (task[pid].thread.ip),"d" (task[pid].thread.sp) /* input c or d mean %ecx/%edx*/
);
}
这个时候我们最好一步步的跟踪内核代码，这样体会会更加深刻(虽然Linus大神完全不提倡用调试器，but他是对内核维护的那批神人说的啊，吾辈啥都不知道的时候还是利用神器－qemu帮助自己学习内核吧, 不然你看再多代码可能也没感觉)
首先去./linux-3.13.1/目录下修改好configure文件,是为了方便gdb调试，不然哥们没有提示符很坑爹哦～
make menuconfig
然后你会看到一个图形界面的内核配置选项菜单
然后进入到kernel debugging
然后再去把选项Compile the kernel with debug info(CONFIG_DEBUG_INFO)打钩
看这样就可以在gdb里面调试内核代码了
我们在my_start_kernel函数处设置个断点
具体的如何用qemu和gdb调试内核，我特意做了笔记如下面的link:
http://blog.csdn.net/cinmyheart/article/details/44249291
如果你跟我一样，是用全新的源码搭建环境的话，记得一定要修改内核代码根目录下的Makefile
之前我就一直很奇怪，为什么我编译的内核始终是没有编译自己新添加的文件的，这时候明白了，忘记修改Makefile了.
下面是我的3.13.1版本内核里面Makefile的部分截图．记得一定把你要编译的目录添加到core-y里面去！不然你debug的时候总会觉得奇怪，为嘛自己添加代码了但是没有编译．
如果你用的新的源代码．记得还要做一下几件事情．
1.
/arch/x86/kernel/time.c里面添加头文件
#include <linux/timer.h>
2.下面约定，找到相应的文件路径，然后添加带有+开头的代码行．
3.
4.
5．这里可以特别注意到，在init/main.c里面添加了my_start_kernel()
旨在让初始化结束后的引导过程进入my_start_kernel()，我们自己写的函数．
最后把mykernel文件夹放到新的内核源代码目录树下面就OK啦
在my_start_kernel()里面，下面是一段嵌入式汇编，旨在切换堆栈（movl %1 %%esp）,然后保存当前进程的堆栈指针和指令指针，最后把进程为pid的堆栈设置为esp新的值．还有指令指针也更新为pid进程的指针．
至于%1 %0是嵌入式汇编，这里可以看到图中的后面部分有两个分号，那里是特指明输入输出寄存器的．
"c" (task[pid].thread.ip)被特别声明，用ecx寄存器来储存task[pid].thread.ip的值，并且可以用%0引用这个值，
同理，edx寄存器来储存task[pid].thread.sp的值
如果对嵌入式汇编不熟悉，传送门在这里：
http://blog.csdn.net/cinmyheart/article/details/24967455
接着会进入my_process函数，这里就是个暴力时间迭代，如果变量i一直＋＋到10000000，然后可以进入if判断，
当前进程就让出CPU.
在mykernel/myinterrupt.c里，有定义好的全局变量，这个变量默认为0，那么之前从未有改变这个变量的值，因此你会发现，这个
my_timer_handler作为一个定时器，每次time_count自增到1000的倍数，然后当前进程不需要进程切换的话，那么我们把my_need_sched置为1，我们将要切换进程，如果my_need_sched本来就是1，那么啥也不需要干
一开始进程0就会切换到进程1而后，进程1会不断的尝试切换到进程2但是一段时间内不会成功，只有当my_need_sched等于1的时候，进程才会切换．而这需要定时器处理函数进入if（），将my_need_sched置为1.条件就是time_count自增1000次．
看你定时器多块啦～
下面是当进程切换到进程3的时候进程不但尝试切换到其他进程(this process 3 -),但是不成功，于是又回到(this process 3+)
博客内容中需要仔细分析进程的启动和进程的切换机制:
之前玩过一点JOS，从系统上电的那一刹那, 除了CS段是0xFFFF之外，其他的段寄存器都是0x0000．故事从这里开始．
而后便是一系列的初始化过程，init/main.c里面作为初始化的主程序，会调用各种不同的初始化程序．基本上初始化ＯＫ了，那么就可以开始创建进程关系链接，以及进程切换的事情了．玩过单片机的童鞋应该很清楚，有时候很喜欢写个while(1)的死循环，其实在内核里面，系统开始运行了就是个大的while(1)，只是在这里面各种花样太多了．呵呵．进程是为了抽象CPU，让某一个进程去集中做一件事情，而当运行计算单元（CPU）比较少时，我们可以一步步的做，保存现场，进程见相互切换，实现一个CPU或者比较少的CPU可以"同时"做很多事情．
传统的，单核计算机的并发就是不停的切换任务．造成一种并行的假象．到后来正在多核CPU的时候才会正真意义上的并行计算．
就这么多吧，不然又唧唧歪歪不停的啰嗦．
总结部分需要阐明自己对“操作系统是如何工作的”理解
操作系统嘛～草鸡好玩的东东．宏观的意义上来说，这层软件把硬件设备处理的非常非常好，以至于，人们可以不用去管硬件实现，直接和计算机进行交互．通过编程语言．借助操作系统的系统调用，完成你想做的事情．不用去管底层实现．
如何工作？这要扯扯体系结构的东东，不同的硬件平台，可能初始化的过程不一样，但是只要完成初始化的过程，后面的系统调度策略都是一样的．
系统从BIOS（这家伙叫basic input and output system），储存在永久记忆的储存芯片里面，记忆这关于计算机硬件的很基本的信息，比方说，最大的内存容量是多少等等，有兴趣的话，可以去看看Linux设备驱动里面，我写了个读取CMOS信息的驱动．
从BIOS获取基本的硬件信息之后，就会利用这些信息，对硬件进行必要的初始话工作．完成之后，操作系统的特定部分软件就开始维护，并运行这个硬件．而后就可以工作使用啦～
对于Operating system还木有神马概念的话，推荐看看<<Modern Operating system>>．很好的概念性的书籍．实际动手的话推荐赵炯博士的Linux内核源码注释0.11（我也是水，还没看完．）然后可以玩玩草鸡棒的JOS．JOS这家伙也不是好惹的．呵呵．．．
Have fun : )
这篇关于Mykernel 第二周实验报告的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
