子曰：“先進于禮樂，野人也；後進于禮樂，君子也。如用之，則吾從先進。” 《論語》：先進篇
百篇部落格系列篇.本篇為:
v47.xx 鴻蒙核心源碼分析(程序回收篇) | 臨終前如何向老祖宗托孤
程序管理相關篇為:
- v02.06 鴻蒙核心源碼分析(程序管理) | 誰在管理核心資源
- v24.03 鴻蒙核心源碼分析(程序概念) | 程序在管理哪些資源
- v45.05 鴻蒙核心源碼分析(Fork) | 一次調用，兩次傳回
- v46.05 鴻蒙核心源碼分析(特殊程序) | 老鼠生兒會打洞
- v47.02 鴻蒙核心源碼分析(程序回收) | 臨終前如何向老祖宗托孤
- v48.05 鴻蒙核心源碼分析(信号生産) | 年過半百，依然活力十足
- v49.03 鴻蒙核心源碼分析(信号消費) | 誰讓CPU連續四次換棧運作
- v71.03 鴻蒙核心源碼分析(Shell編輯) | 兩個任務，三個階段
- v72.01 鴻蒙核心源碼分析(Shell解析) | 應用窺伺核心的視窗
程序關系鍊
程序是家族式管理的，父子關系，兄弟關系，朋友關系，子女關系，甚至陌生人關系(等待你消亡)在一個程序的生命周期中都會記錄下來.用什麼來記錄呢?當然是核心最重要的膠水結構體
LOS_DL_LIST
，程序控制塊(以下簡稱
PCB
)用了8個雙向連結清單來記錄程序家族的基因關系和運作時關系.如下:
typedef struct ProcessCB {
//...此處省略其他變量
LOS_DL_LIST pendList; /**< Block list to which the process belongs */ //程序所屬的阻塞清單，如果因拿鎖失敗，就由此節點挂到等鎖連結清單上
LOS_DL_LIST childrenList; /**< my children process list */ //孩子程序都挂到這裡，形成雙循環連結清單
LOS_DL_LIST exitChildList; /**< my exit children process list */ //那些要退出孩子程序挂到這裡，白發人送黑發人。
LOS_DL_LIST siblingList; /**< linkage in my parent's children list */ //兄弟程序連結清單， 56個民族是一家，來自同一個父程序.
LOS_DL_LIST subordinateGroupList; /**< linkage in my group list */ //程序是組長時，有哪些組員程序
LOS_DL_LIST threadSiblingList; /**< List of threads under this process *///程序的線程(任務)清單
LOS_DL_LIST threadPriQueueList[OS_PRIORITY_QUEUE_NUM]; /**< The process's thread group schedules thepriority hash table */ //程序的線程組排程優先級哈希表
LOS_DL_LIST waitList; /**< The process holds the waitLits to support wait/waitpid *///程序持有等待連結清單以支援wait/waitpid
} LosProcessCB;
解讀
-
pendList
-
childrenList
exitChildList
-
exitChildList
wait
waitpid
-
siblingList
-
subordinateGroupList
-
threadSiblingList
-
threadPriQueueList
-
waitList
将任務挂到pid_t wait(int *status); pid_t waitpid(pid_t pid， int *status， int options);waitList
SysWait
程序正常死亡過程
一個程序的自然消亡過程如下
//一個程序的自然消亡過程，參數是目前運作的任務
STATIC VOID OsProcessNaturalExit(LosTaskCB *runTask， UINT32 status)
{
LosProcessCB *processCB = OS_PCB_FROM_PID(runTask->processID);//通過task找到所屬PCB
LosProcessCB *parentCB = NULL;
LOS_ASSERT(!(processCB->threadScheduleMap != 0));//斷言沒有任務需要排程了，目前task是最後一個了
LOS_ASSERT(processCB->processStatus & OS_PROCESS_STATUS_RUNNING);//斷言必須為正在運作的程序
OsChildProcessResourcesFree(processCB);//釋放孩子程序的資源
#ifdef LOSCFG_KERNEL_CPUP
OsCpupClean(processCB->processID);
#endif
/* is a child process */
if (processCB->parentProcessID != OS_INVALID_VALUE) {//判斷是否有父程序
parentCB = OS_PCB_FROM_PID(processCB->parentProcessID);//擷取父程序實體
LOS_ListDelete(&processCB->siblingList);//将自己從兄弟連結清單中摘除，家人們，永别了!
if (!OsProcessExitCodeSignalIsSet(processCB)) {//是否設定了退出碼?
OsProcessExitCodeSet(processCB， status);//将程序狀态設為退出碼
}
LOS_ListTailInsert(&parentCB->exitChildList， &processCB->siblingList);//挂到父程序的孩子消亡連結清單，家人中，永别的可不止我一個.
LOS_ListDelete(&processCB->subordinateGroupList);//和志同道合的朋友們永别了，注意家裡可不一定是朋友的，所有各有連結清單.
LOS_ListTailInsert(&processCB->group->exitProcessList， &processCB->subordinateGroupList);//挂到程序組消亡連結清單，朋友中，永别的可不止我一個.
OsWaitCheckAndWakeParentProcess(parentCB， processCB);//檢查父程序的等待任務并喚醒任務，此處将會切換到其他任務運作.
OsDealAliveChildProcess(processCB);//老父親臨終向各自的祖宗托孤
processCB->processStatus |= OS_PROCESS_STATUS_ZOMBIES;//貼上僵死程序的标簽
(VOID)OsKill(processCB->parentProcessID， SIGCHLD， OS_KERNEL_KILL_PERMISSION);//以核心權限發送SIGCHLD(子程序退出)信号.
LOS_ListHeadInsert(&g_processRecyleList， &processCB->pendList);//将程序通過其阻塞節點挂入全局程序回收連結清單
OsRunTaskToDelete(runTask);//删除正在運作的任務
return;
}
LOS_Panic("pid : %u is the root process exit!\n"， processCB->processID);
return;
}
- 退群，向兄弟姐妹
siblingList
subordinateGroupList
- 留下你的死亡記錄，老父親記錄到
exitChildList
exitProcessList
- 告訴後人死亡原因
OsProcessExitCodeSet
waitList
- 向老祖宗托孤，使用者态和核心态程序都有自己的祖宗程序(1和2号程序)，老祖宗身子硬朗，最後死.所有的短命鬼程序都可以把自己的孩子委托給老祖宗照顧，老祖宗會一視同仁.
- 将自己變成了
OS_PROCESS_STATUS_ZOMBIES
- 老父親跑到村口廣播這個孩子已經死亡的信号
OsKill
- 将自己挂入程序回收連結清單，等待回收任務
ResourcesTask
- 最後删除這個正在運作的任務，很明顯其中一定會發生一次排程
OsSchedResched
//删除一個正在運作的任務 LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsRunTaskToDelete(LosTaskCB *taskCB) { LosProcessCB *processCB = OS_PCB_FROM_PID(taskCB->processID);//拿到task所屬程序 OsTaskReleaseHoldLock(processCB， taskCB);//task還鎖 OsTaskStatusUnusedSet(taskCB);//task重置為未使用狀态，等待回收 LOS_ListDelete(&taskCB->threadList);//從程序的線程連結清單中将自己摘除 processCB->threadNumber--;//程序的活動task --，注意程序還有一個記錄總task的變量 processCB->threadCount LOS_ListTailInsert(&g_taskRecyleList， &taskCB->pendList);//将task插入回收連結清單，等待回收資源再利用 OsEventWriteUnsafe(&g_resourceEvent， OS_RESOURCE_EVENT_FREE， FALSE， NULL);//發送釋放資源的事件，事件由 OsResourceRecoveryTask 消費 OsSchedResched();//申請排程 return; } - 但這是一個自然死亡的程序，還有很多非正常死亡在其他篇幅中已有說明.請自行翻看.非正常死亡的會産生僵屍程序.這種程序需要别的程序通過
waitpid
孤兒程序
一般情況下往往是白發人送黑發人，子程序的生命周期是要短于父程序.但因為fork之後，程序之間互相獨立，排程算法一視同仁，父子之間是弱的關系力，就什麼情況都可能發生了.核心是允許老父親先走的，如果父程序退出而它的一個或多個子程序還在運作，那麼這些子程序就被稱為孤兒程序，孤兒程序最終将被兩位老祖宗(使用者态和核心态)所收養，并由老祖宗完成對它們的狀态收集工作。
//當一個程序自然退出的時候，它的孩子程序由兩位老祖宗收養
STATIC VOID OsDealAliveChildProcess(LosProcessCB *processCB)
{
UINT32 parentID;
LosProcessCB *childCB = NULL;
LosProcessCB *parentCB = NULL;
LOS_DL_LIST *nextList = NULL;
LOS_DL_LIST *childHead = NULL;
if (!LOS_ListEmpty(&processCB->childrenList)) {//如果存在孩子程序
childHead = processCB->childrenList.pstNext;//擷取孩子連結清單
LOS_ListDelete(&(processCB->childrenList));//清空自己的孩子連結清單
if (OsProcessIsUserMode(processCB)) {//是使用者态程序
parentID = g_userInitProcess;//使用者态程序老祖宗
} else {
parentID = g_kernelInitProcess;//核心态程序老祖宗
}
for (nextList = childHead; ;) {//周遊孩子連結清單
childCB = OS_PCB_FROM_SIBLIST(nextList);//找到孩子的真身
childCB->parentProcessID = parentID;//孩子磕頭認老祖宗為爸爸
nextList = nextList->pstNext;//找下一個孩子程序
if (nextList == childHead) {//一圈下來，孩子們都磕完頭了
break;
}
}
parentCB = OS_PCB_FROM_PID(parentID);//找個老祖宗的真身
LOS_ListTailInsertList(&parentCB->childrenList， childHead);//挂到老祖宗的孩子連結清單上
}
return;
}
- 函數很簡單，都一一注釋了，老父親臨終托付後事，請各自的老祖宗照顧孩子.
- 從這裡也可以看出程序的家族管理模式，兩個家族從程序的出生到死亡負責到底.
僵屍程序
一個程序在終止時會關閉所有檔案描述符，釋放在使用者空間配置設定的記憶體，但它的
PCB
還保留着，核心在其中儲存了一些資訊：如果是正常終止則儲存着退出狀态，如果是異常終止則儲存着導緻該程序終止的信号是哪個。這個程序的父程序可以調用wait或waitpid擷取這些資訊，然後徹底清除掉這個程序。
如果一個程序已經終止，但是它的父程序尚未調用wait或waitpid對它進行清理，這時的程序狀态稱為僵屍（Zombie）程序，即 Z 程序.任何程序在剛終止時都是僵屍程序，正常情況下，僵屍程序都立刻被父程序清理了. 不正常情況下就需要手動
waitpid
清理了.
waitpid
在鴻蒙系統中，一個程序結束了，但是它的父程序沒有等待（調用
wait
waitpid
）它，那麼它将變成一個僵屍程序。通過系統調用
waitpid
可以徹底的清理掉子程序.歸還
pcb
.最終調用到
SysWait
#include <sys/wait.h>
#include "syscall.h"
pid_t waitpid(pid_t pid， int *status， int options)
{
return syscall_cp(SYS_wait4， pid， status， options， 0);
}
//等待子程序結束
int SysWait(int pid， USER int *status， int options， void *rusage)
{
(void)rusage;
return LOS_Wait(pid， status， (unsigned int)options， NULL);
}
//傳回已經終止的子程序的程序ID号，并清除僵死程序。
LITE_OS_SEC_TEXT INT32 LOS_Wait(INT32 pid， USER INT32 *status， UINT32 options， VOID *rusage)
{
(VOID)rusage;
UINT32 ret;
UINT32 intSave;
LosProcessCB *childCB = NULL;
LosProcessCB *processCB = NULL;
LosTaskCB *runTask = NULL;
ret = OsWaitOptionsCheck(options);//參數檢查，隻支援LOS_WAIT_WNOHANG
if (ret != LOS_OK) {
return -ret;
}
SCHEDULER_LOCK(intSave);
processCB = OsCurrProcessGet(); //擷取目前程序
runTask = OsCurrTaskGet(); //擷取目前任務
ret = OsWaitChildProcessCheck(processCB， pid， &childCB);//先檢查下看能不能找到參數要求的退出子程序
if (ret != LOS_OK) {
pid = -ret;
goto ERROR;
}
if (childCB != NULL) {//找到了程序
return OsWaitRecycleChildPorcess(childCB， intSave， status);//回收程序
}
//沒有找到，看是否要傳回還是去做個登記
if ((options & LOS_WAIT_WNOHANG) != 0) {//有LOS_WAIT_WNOHANG标簽
runTask->waitFlag = 0;//等待辨別置0
pid = 0;//這裡置0，是為了 return 0
goto ERROR;
}
//等待孩子程序退出
OsWaitInsertWaitListInOrder(runTask， processCB);//将目前任務挂入程序waitList連結清單
//發起排程的目的是為了讓出CPU，讓其他程序/任務運作
OsSchedResched();//發起排程
runTask->waitFlag = 0;
if (runTask->waitID == OS_INVALID_VALUE) {
pid = -LOS_ECHILD;//沒有此子程序
goto ERROR;
}
childCB = OS_PCB_FROM_PID(runTask->waitID);//擷取目前任務的等待子程序ID
if (!(childCB->processStatus & OS_PROCESS_STATUS_ZOMBIES)) {//子程序非僵死程序
pid = -LOS_ESRCH;//沒有此程序
goto ERROR;
}
//回收僵死程序
return OsWaitRecycleChildPorcess(childCB， intSave， status);
ERROR:
SCHEDULER_UNLOCK(intSave);
return pid;
}
-
pid
參數值 說明 pid<-1 等待程序組号為pid絕對值的任何子程序。 pid=-1 等待任何子程序，此時的waitpid()函數就退化成了普通的wait()函數。 pid=0 等待程序組号與目前程序相同的任何子程序，也就是說任何和調用waitpid()函數的程序在同一個程序組的程序。 pid>0 等待程序号為pid的子程序。 pid
OsWaitSetFlag
//設定等待子程序退出方式方法 STATIC UINT32 OsWaitSetFlag(const LosProcessCB *processCB， INT32 pid， LosProcessCB **child) { LosProcessCB *childCB = NULL; ProcessGroup *group = NULL; LosTaskCB *runTask = OsCurrTaskGet(); UINT32 ret; if (pid > 0) {//等待程序号為pid的子程序結束 /* Wait for the child process whose process number is pid. */ childCB = OsFindExitChildProcess(processCB， pid);//看能否從退出的孩子連結清單中找到PID if (childCB != NULL) {//找到了，确實有一個已經退出的PID，注意一個程序退出時會挂到父程序的exitChildList上 goto WAIT_BACK;//直接成功傳回 } ret = OsFindChildProcess(processCB， pid);//看能否從現有的孩子連結清單中找到PID if (ret != LOS_OK) { return LOS_ECHILD;//參數程序并沒有這個PID孩子，傳回孩子程序失敗. } runTask->waitFlag = OS_PROCESS_WAIT_PRO;//設定目前任務的等待類型 runTask->waitID = pid; //目前任務要等待程序ID結束 } else if (pid == 0) {//等待同一程序組中的任何子程序 /* Wait for any child process in the same process group */ childCB = OsFindGroupExitProcess(processCB->group， OS_INVALID_VALUE);//看能否從退出的孩子連結清單中找到PID if (childCB != NULL) {//找到了，确實有一個已經退出的PID goto WAIT_BACK;//直接成功傳回 } runTask->waitID = processCB->group->groupID;//等待程序組的任意一個子程序結束 runTask->waitFlag = OS_PROCESS_WAIT_GID;//設定目前任務的等待類型 } else if (pid == -1) {//等待任意子程序 /* Wait for any child process */ childCB = OsFindExitChildProcess(processCB， OS_INVALID_VALUE);//看能否從退出的孩子連結清單中找到PID if (childCB != NULL) {//找到了，确實有一個已經退出的PID goto WAIT_BACK; } runTask->waitID = pid;//等待PID，這個PID可以和目前程序沒有任何關系 runTask->waitFlag = OS_PROCESS_WAIT_ANY;//設定目前任務的等待類型 } else { /* pid < -1 */ //等待指定程序組内為|pid|的所有子程序 /* Wait for any child process whose group number is the pid absolute value. */ group = OsFindProcessGroup(-pid);//先通過PID找到程序組 if (group == NULL) { return LOS_ECHILD; } childCB = OsFindGroupExitProcess(group， OS_INVALID_VALUE);//在程序組裡任意一個已經退出的子程序 if (childCB != NULL) { goto WAIT_BACK; } runTask->waitID = -pid;//此處用負數是為了和(pid == 0)以示差別，因為二者的waitFlag都一樣. runTask->waitFlag = OS_PROCESS_WAIT_GID;//設定目前任務的等待類型 } WAIT_BACK: *child = childCB; return LOS_OK; } -
status
exitCode
/* * Process exit code * 31 15 8 7 0 * | | exit code | core dump | signal | */ #define OS_PRO_EXIT_OK 0 //程序正常退出 //置程序退出碼第七位為1 STATIC INLINE VOID OsProcessExitCodeCoreDumpSet(LosProcessCB *processCB) { processCB->exitCode |= 0x80U;// 0b10000000 } //設定程序退出信号(0 ~ 7) STATIC INLINE VOID OsProcessExitCodeSignalSet(LosProcessCB *processCB， UINT32 signal) { processCB->exitCode |= signal & 0x7FU;//0b01111111 } //清除程序退出信号(0 ~ 7) STATIC INLINE VOID OsProcessExitCodeSignalClear(LosProcessCB *processCB) { processCB->exitCode &= (~0x7FU);//低7位全部清0 } //程序退出碼是否被設定過，預設是 0 ，如果 & 0x7FU 還是 0 ，說明沒有被設定過. STATIC INLINE BOOL OsProcessExitCodeSignalIsSet(LosProcessCB *processCB) { return (processCB->exitCode) & 0x7FU; } //設定程序退出号(8 ~ 15) STATIC INLINE VOID OsProcessExitCodeSet(LosProcessCB *processCB， UINT32 code) { processCB->exitCode |= ((code & 0x000000FFU) << 8U) & 0x0000FF00U; /* 8: Move 8 bits to the left， exitCode */ }0 - 7
#define SIGHUP 1 //終端挂起或者控制程序終止 #define SIGINT 2 //鍵盤中斷（如break鍵被按下） #define SIGQUIT 3 //鍵盤的退出鍵被按下 #define SIGILL 4 //非法指令 #define SIGTRAP 5 //跟蹤陷阱（trace trap），啟動程序，跟蹤代碼的執行 #define SIGABRT 6 //由abort(3)發出的退出指令 #define SIGIOT SIGABRT //abort發出的信号 #define SIGBUS 7 //總線錯誤 #define SIGFPE 8 //浮點異常 #define SIGKILL 9 //常用的指令 kill 9 123 | 不能被忽略、處理和阻塞 #define SIGUSR1 10 //使用者自定義信号1 #define SIGSEGV 11 //無效的記憶體引用， 段違例（segmentation violation），程序試圖去通路其虛位址空間以外的位置 #define SIGUSR2 12 //使用者自定義信号2 #define SIGPIPE 13 //向某個非讀管道中寫入資料 #define SIGALRM 14 //由alarm(2)發出的信号，預設行為為程序終止 #define SIGTERM 15 //終止信号 #define SIGSTKFLT 16 //棧溢出 #define SIGCHLD 17 //子程序結束信号 #define SIGCONT 18 //程序繼續（曾被停止的程序） #define SIGSTOP 19 //終止程序 | 不能被忽略、處理和阻塞 #define SIGTSTP 20 //控制終端（tty）上 按下停止鍵 #define SIGTTIN 21 //程序停止，背景程序企圖從控制終端讀 #define SIGTTOU 22 //程序停止，背景程序企圖從控制終端寫 #define SIGURG 23 //I/O有緊急資料到達目前程序 #define SIGXCPU 24 //程序的CPU時間片到期 #define SIGXFSZ 25 //檔案大小的超出上限 #define SIGVTALRM 26 //虛拟時鐘逾時 #define SIGPROF 27 //profile時鐘逾時 #define SIGWINCH 28 //視窗大小改變 #define SIGIO 29 //I/O相關 #define SIGPOLL 29 // #define SIGPWR 30 //電源故障，關機 #define SIGSYS 31 //系統調用中參數錯，如系統調用号非法 #define SIGUNUSED SIGSYS //系統調用異常 -
options
鴻蒙目前隻支援了LOS_WAIT_WNOHANG模式，核心源碼中雖有鴻蒙支援 LOS_WAIT_WNOHANG 支援 如果沒有孩子程序退出，則立即傳回，而不是阻塞在這個函數上等待；如果結束了，則傳回該子程序的程序号。 LOS_WAIT_WUNTRACED 不支援 報告終止或停止的子程序的狀态 LOS_WAIT_WCONTINUED LOS_WAIT_WUNTRACED
LOS_WAIT_WCONTINUED
百篇部落格分析.深挖核心地基
- 給鴻蒙核心源碼加注釋過程中，整理出以下文章。内容立足源碼，常以生活場景打比方盡可能多的将核心知識點置入某種場景，具有畫面感，容易了解記憶。說别人能聽得懂的話很重要! 百篇部落格絕不是百度教條式的在說一堆诘屈聱牙的概念，那沒什麼意思。更希望讓核心變得栩栩如生，倍感親切.确實有難度，自不量力，但已經出發，回頭已是不可能的了。 😛
- 與代碼有bug需不斷debug一樣，文章和注解内容會存在不少錯漏之處，請多包涵，但會反複修正，持續更新，v**.xx 代表文章序号和修改的次數，精雕細琢，言簡意赅，力求打造精品内容。
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