鸿蒙轻内核A核源码分析系列之进程管理-鸿蒙系统内核分析

本文会继续分析进程和任务管理模块。本文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-A内核为例，均可以在开源站点https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_a 获取。如果涉及开发板，则默认以hispark_taurus为例。

本文先熟悉下进程管理的文件kernel\base\core\los_process.c中的内部接口，读读代码，做些记录。

一、LiteOS-A内核进程全局变量

⑴是进程池，存放各个进程控制块LosProcessCB的信息。

⑵处开始的g_freeProcess是空闲进程链表，挂载各个空闲进程控制块;g_processRecycleList是待回收进程控制块链表，挂载各个等待回收的进程控制块。

⑶处开始的g_userInitProcess是用户根进程的进程号，数值固定为1.，g_kernelInitProcess是内核进程，内核进程的进程号固定为2,g_kernelIdleProcess是内核空闲进程，进程号固定为0。

⑷处开始的g_processMaxNum表示为配置的进程的最大数目，g_processGroup维护进程组信息，所有的进程组都会挂载这个全局进程组链表节点g_processGroup->groupList上。

⑴  LITE_OS_SEC_BSS LosProcessCB *g_processCBArray = NULL;
⑵  LITE_OS_SEC_DATA_INIT STATIC LOS_DL_LIST g_freeProcess;
    LITE_OS_SEC_DATA_INIT STATIC LOS_DL_LIST g_processRecycleList;
⑶  LITE_OS_SEC_BSS UINT32 g_userInitProcess = OS_INVALID_VALUE;
    LITE_OS_SEC_BSS UINT32 g_kernelInitProcess = OS_INVALID_VALUE;
    LITE_OS_SEC_BSS UINT32 g_kernelIdleProcess = OS_INVALID_VALUE;
⑷  LITE_OS_SEC_BSS UINT32 g_processMaxNum;
    LITE_OS_SEC_BSS ProcessGroup *g_processGroup = NULL;

二、涉及空闲进程链表内部操作

空闲进程块链接操作涉及初始化OsProcessInit、插入空闲链接OsInsertPCBToFreeList、从链表获取空闲进程块OsGetFreePCB。我们先看下OsInsertPCBToFreeList和OsGetFreePCB。初始化链表在初始化进程时再看。

1、 OsInsertPCBToFreeList

OsInsertPCBToFreeList函数会进程控制块插入到空闲进程块链表。函数比较简单，把进程结构体块清空，然后放入进程块链表。有个有意思的细节需要了解下。

⑴处记录下进程号，然后把进程块置空。

⑵处又把进程号设置给进程块结构体，进程号数量是固定的。

⑶处开始设置进程为未使用状态，更新定时器编号未无效值，然后插入到空闲进程块链表。

   STATIC INLINE VOID OsInsertPCBToFreeList(LosProcessCB *processCB)
    {
⑴      UINT32 pid = processCB->processID;
        (VOID)memset_s(processCB, sizeof(LosProcessCB), 0, sizeof(LosProcessCB));
⑵      processCB->processID = pid;
⑶      processCB->processStatus = OS_PROCESS_FLAG_UNUSED;
        processCB->timerID = (timer_t)(UINTPTR)MAX_INVALID_TIMER_VID;
        LOS_ListTailInsert(&g_freeProcess, &processCB->pendList);
    }

2、 OsGetFreePCB

OsGetFreePCB函数用于从空闲进程链表中获取进程块，该函数只有在开启LOSCFG_KERNEL_VM的时候才生效。

⑴处当空闲进程链表为空时，返回NULL。

⑵处获取空闲进程块指针，然后虫空闲进程块链表中删除。

STATIC LosProcessCB *OsGetFreePCB(VOID)
{
    LosProcessCB *processCB = NULL;
    UINT32 intSave;
    SCHEDULER_LOCK(intSave);
⑴  if (LOS_ListEmpty(&g_freeProcess)) {
        SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
        PRINT_ERR("No idle PCB in the system!\n");
        return NULL;
    }
⑵  processCB = OS_PCB_FROM_PENDLIST(LOS_DL_LIST_FIRST(&g_freeProcess));
    LOS_ListDelete(&processCB->pendList);
    SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
    return processCB;
}

三、涉及进程和线程的内部操作

该类操作包含把线程从进程中删除OsDeleteTaskFromProcess，还包括把线程包含进进程OsProcessAddNewTask。

1、 OsDeleteTaskFromProcess

OsDeleteTaskFromProcess函数用于从进程中删除一个线程。

⑴处可以看出每个线程/任务控制块都维护进程号，根据进程号可以获取进程控制块。每个线程控制块通过自己的成员变量threadList挂载到进程的线程链表上。

⑵处从进程的线程链表上删除，然后把进程的线程数减去1。

⑶处把任务控制块插入到待回收链表上。

 VOID OsDeleteTaskFromProcess(LosTaskCB *taskCB)
    {
⑴      LosProcessCB *processCB = OS_PCB_FROM_PID(taskCB->processID);
⑵      LOS_ListDelete(&taskCB->threadList);
        processCB->threadNumber--;
⑶      OsTaskInsertToRecycleList(taskCB);
    }

2、OsProcessAddNewTask

函数OsProcessAddNewTask把线程关联到进程上，需要两个参数，分别进程号和线程控制块。需要注意返回值，返回值表示，关联新线程之前的，进程的线程数量。

⑴处获取进程块。

⑵处把线程块关联的进程号设置为参数中输入的进程号，然后把线程控制块挂载到进程的线程链表上。可以看出，线程块的threadList用于挂载到进程的线程链表，进程块的threadSiblingList节点用于挂载本进程下的各种线程。

⑶处如果是用户态进程，标记线程的状态为用户态线程。

⑷如果进程的线程数目大于0，线程的基础优先级basePrio设置为和进程的主线程的优先级一样，否则设置为最大优先级。

⑸如果是内核进程，线程的基础优先级设置为当前线程的优先级。

⑹处如果开启了虚拟内存，设置线程的MMU结构体信息为进程虚拟地址空间中维护的MMU。

⑺处如果进程的线程数为0，则把线程设置为进程的主线程。然后把进程的线程数加1。

⑻处获得进程已有的线程数量，然后把进程的线程数量增加1。然后返回进程的关联新线程之前的线程数量。

  UINT32 OsProcessAddNewTask(UINT32 pid, LosTaskCB *taskCB)
    {
        UINT32 intSave;
        UINT16 numCount;
⑴      LosProcessCB *processCB = OS_PCB_FROM_PID(pid);
        SCHEDULER_LOCK(intSave);
⑵      taskCB->processID = pid;
        LOS_ListTailInsert(&(processCB->threadSiblingList), &(taskCB->threadList));
⑶      if (OsProcessIsUserMode(processCB)) {
            taskCB->taskStatus |= OS_TASK_FLAG_USER_MODE;
⑷          if (processCB->threadNumber > 0) {
                taskCB->basePrio = OS_TCB_FROM_TID(processCB->threadGroupID)->basePrio;
            } else {
                taskCB->basePrio = OS_USER_PROCESS_PRIORITY_HIGHEST;
            }
        } else {
⑸           taskCB->basePrio = OsCurrTaskGet()->basePrio;
        }
    #ifdef LOSCFG_KERNEL_VM
⑹      taskCB->archMmu = (UINTPTR)&processCB->vmSpace->archMmu;
    #endif
        if (!processCB->threadNumber) {
⑺          processCB->threadGroupID = taskCB->taskID;
        }
        processCB->threadNumber++;
⑻      numCount = processCB->threadCount;
        processCB->threadCount++;
        SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
        return numCount;
    }

四、涉及进程组的内部操作

涉及进程组的内部操作包含进程组的创建OsCreateProcessGroup、进程组的退出OsExitProcessGroup、查找进程组OsExitProcessGroup。

1、 OsCreateProcessGroup

OsCreateProcessGroup函数用于根据进程号创建进程组，返回值为创建的进程组指针。进程组是动态创建的。

⑴处为进程组控制块申请动态内存。

⑵处进程组的groupId即为创建进程组的进程号，接着初始化进程组的两个链表。

⑶处获取进程控制块，然后执行。

⑷把进程挂载到进程组的processList进程链表上，使用的挂载点为进程控制块的subordinateGroupList链表节点，所以看到这个成员变量，要想起来是在同一个进程组的各个进程的链接关系。然后更新进程的进程组信息，并更新进程状态为进程组leader。

⑸处如果存在全局进程组，则把创建的进程组挂载到全局进程组变量上。

   STATIC ProcessGroup *OsCreateProcessGroup(UINT32 pid)
    {
        LosProcessCB *processCB = NULL;
⑴      ProcessGroup *group = LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1, sizeof(ProcessGroup));
        if (group == NULL) {
            return NULL;
        }
⑵      group->groupID = pid;
        LOS_ListInit(&group->processList);
        LOS_ListInit(&group->exitProcessList);
⑶      processCB = OS_PCB_FROM_PID(pid);
⑷      LOS_ListTailInsert(&group->processList, &processCB->subordinateGroupList);
        processCB->group = group;
        processCB->processStatus |= OS_PROCESS_FLAG_GROUP_LEADER;
⑸      if (g_processGroup != NULL) {
            LOS_ListTailInsert(&g_processGroup->groupList, &group->groupList);
        }
        return group;
    }

2、OsExitProcessGroup

OsExitProcessGroup函数用于把一个进程退出进程组，第一个参数指定进程控制块，第二个为输出参数，记录进程所在的进程组。

⑴根据进程获取所在的进程组，然后获取进程组的主进程，然后获取主进程的进程控制块。

⑵处把进程从进程组里删除。

⑶处表示如果进程组下面没有挂载进程，并且进程组下面也没有挂载退出的进程，则执行。

⑷把进程组从全局进程组链表上删除。然后，把进程组的主进程的状态设置为非主进程OS_PROCESS_FLAG_GROUP_LEADER。

⑸处如果主进程未使用状态并且主进程非退出状态，则把主进程从阻塞链表上删除，然后插入到空闲空闲进程链表上。

⑹处既然进程推出了进程组，需要更新该进程的所属进程组为NULL。

  STATIC VOID OsExitProcessGroup(LosProcessCB *processCB, ProcessGroup **group)
    {
⑴      LosProcessCB *groupProcessCB = OS_PCB_FROM_PID(processCB->group->groupID);
⑵      LOS_ListDelete(&processCB->subordinateGroupList);
⑶      if (LOS_ListEmpty(&processCB->group->processList) && LOS_ListEmpty(&processCB->group->exitProcessList)) {
⑷          LOS_ListDelete(&processCB->group->groupList);
            groupProcessCB->processStatus &= ~OS_PROCESS_FLAG_GROUP_LEADER;
            *group = processCB->group;
⑸          if (OsProcessIsUnused(groupProcessCB) && !(groupProcessCB->processStatus & OS_PROCESS_FLAG_EXIT)) {
                LOS_ListDelete(&groupProcessCB->pendList);
                OsInsertPCBToFreeList(groupProcessCB);
            }
        }
⑹      processCB->group = NULL;
    }

3、 OsFindProcessGroup

OsFindProcessGroup函数用于根据进程组编号获取进程组指针。

⑴如果等于全局进程组的编号，则反正全局进程组指针。

⑵处遍历全局进程组下面的各个进程组，判断遍历到的进程组的编号是否等于传入的进程组编号，如果相等则返回。如果执行到。

⑶，表明没有查询到指定的进程组编号的进程组信息。

    STATIC ProcessGroup *OsFindProcessGroup(UINT32 gid)
    {
        ProcessGroup *group = NULL;
⑴      if (g_processGroup->groupID == gid) {
            return g_processGroup;
        }
⑵      LOS_DL_LIST_FOR_EACH_ENTRY(group, &g_processGroup->groupList, ProcessGroup, groupList) {
            if (group->groupID == gid) {
                return group;
            }
        }
⑶      PRINT_INFO("%s is find group : %u failed!\n", __FUNCTION__, gid);
        return NULL;
    }

参考站点：

OpenHarmony / docs进程管理。
kernel_liteos_a los_process.h。
kernel_liteos_a los_process.c。
kernel_liteos_a los_process_pri.h。

小结

本文介绍了进程管理的文件本文先熟悉下进程管理的文件kernel\base\core\los_process.c中的部分内部接口。

想了解更多内容，请访问：

51CTO和华为官方合作共建的鸿蒙技术社区

https://ost.51cto.com

鸿蒙轻内核A核源码分析系列之进程管理