書接上回，上回書咱們說到，time_init 方法通過與 CMOS 端口進行讀寫交互，獲取到了年月日時分秒等數(shù)據(jù)，并通過這些計算出了開機時間 startup_time 變量，是從 1970 年 1 月 1 日 0 時起到開機當時經(jīng)過的秒數(shù)。

我們繼續(xù)往下看，大名鼎鼎的進程調(diào)度初始化，shed_init。

void main(void) { 
    ... 
    mem_init(main_memory_start,memory_end); 
    trap_init(); 
    blk_dev_init(); 
    chr_dev_init(); 
    tty_init(); 
    time_init(); 
    sched_init(); 
    buffer_init(buffer_memory_end); 
    hd_init(); 
    floppy_init(); 
     
    sti(); 
    move_to_user_mode(); 
    if (!fork()) {init();} 
    for(;;) pause(); 
} 

這方法可了不起，因為它就是多進程的基石!

終于來到了興奮的時刻，是不是很激動?不過先別激動，這里只是進程調(diào)度的初始化，也就是為進程調(diào)度所需要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做個準備，真正的進程調(diào)度還需要調(diào)度算法、時鐘中斷等機制的配合。

當然，對于理解操作系統(tǒng)，流程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為重要了，而這一段作為整個流程的起點，以及建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地方，就顯得格外重要了。

我們進入這個方法，一點點往后看。

void sched_init(void) { 
    set_tss_desc(gdt+4, &(init_task.task.tss)); 
    set_ldt_desc(gdt+5, &(init_task.task.ldt)); 
    ... 
} 

兩行代碼初始化了下 TSS 和 LDT。

先別急問這倆結(jié)構(gòu)是啥。還記得之前講的全局描述符表 gdt 么?它在內(nèi)存的這個位置，并且被設(shè)置成了這個樣子。

忘了的看一下第八回 | 煩死了又要重新設(shè)置一遍 idt 和 gdt，這就說明之前看似沒用的細節(jié)有多重要了，大家一定要有耐心。

說回這兩行代碼，其實就是往后又加了兩項，分別是 TSS 和 LDT。

好，那再說說這倆結(jié)構(gòu)是干嘛的，不過本篇先簡單理解，后面會詳細講到。

TSS 叫任務(wù)狀態(tài)段，就是保存和恢復進程的上下文的，所謂上下文，其實就是各個寄存器的信息而已，這樣進程切換的時候，才能做到保存和恢復上下文，繼續(xù)執(zhí)行。

由它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)你應(yīng)該可以看出點意思。

struct tss_struct{ 
    long back_link; 
    long esp0; 
    long ss0; 
    long esp1; 
    long ss1; 
    long esp2; 
    long ss2; 
    long cr3; 
    long eip; 
    long eflags; 
    long eax, ecx, edx, ebx; 
    long esp; 
    long ebp; 
    long esi; 
    long edi; 
    long es; 
    long cs; 
    long ss; 
    long ds; 
    long fs; 
    long gs; 
    long ldt; 
    long trace_bitmap; 
    struct i387_struct i387; 
}; 

而 LDT 叫局部描述符表，是與 GDT 全局描述符表相對應(yīng)的，內(nèi)核態(tài)的代碼用 GDT 里的數(shù)據(jù)段和代碼段，而用戶進程的代碼用每個用戶進程自己的 LDT 里得數(shù)據(jù)段和代碼段。

先不管它，我這里放一張超綱的圖，你先找找感覺。

我們接著往下看。

struct desc_struct { 
    unsigned long a,b; 
} 
 
struct task_struct * task[64] = {&(init_task.task), }; 
 
void sched_init(void) { 
    ... 
    int i; 
    struct desc_struct * p; 
        p = gdt+6; 
    for(i=1;i<64;i++) { 
        task[i] = NULL; 
        p->a=p->b=0; 
        p++; 
        p->a=p->b=0; 
        p++; 
    } 
    ... 
} 

這段代碼有個循環(huán)，干了兩件事。

一個是給一個長度為 64，結(jié)構(gòu)為 task_struct 的數(shù)組 task 附上初始值。

這個 task_struct 結(jié)構(gòu)就是代表每一個進程的信息，這可是個相當相當重要的結(jié)構(gòu)了，把它放在心里。

struct task_struct { 
/* these are hardcoded - don't touch */ 
    long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ 
    long counter; 
    long priority; 
    long signal; 
    struct sigaction sigaction[32]; 
    long blocked; /* bitmap of masked signals */ 
  /* various fields */ 
    int exit_code; 
    unsigned long start_code,end_code,end_data,brk,start_stack; 
    long pid,father,pgrp,session,leader; 
    unsigned short uid,euid,suid; 
    unsigned short gid,egid,sgid; 
    long alarm; 
    long utime,stime,cutime,cstime,start_time; 
    unsigned short used_math; 
  /* file system info */ 
    int tty;  /* -1 if no tty, so it must be signed */ 
    unsigned short umask; 
    struct m_inode * pwd; 
    struct m_inode * root; 
    struct m_inode * executable; 
    unsigned long close_on_exec; 
    struct file * filp[NR_OPEN]; 
  /* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss */ 
    struct desc_struct ldt[3]; 
  /* tss for this task */ 
    struct tss_struct tss; 
}; 

這個循環(huán)做的另一件事，是給 gdt 剩下的位置填充上 0，也就是把剩下留給 TSS 和 LDT 的描述符都先附上空值。

往后展望一下的話，就是以后每創(chuàng)建一個新進程，就會在后面添加一組 TSS 和 LDT 表示這個進程的任務(wù)狀態(tài)段以及局部描述符表信息。

還記得剛剛的超綱圖吧，未來整個內(nèi)存的規(guī)劃就是這樣的，不過你先不用理解得很細。

那為什么一開始就先有了一組 TSS 和 LDT 呢?現(xiàn)在也沒創(chuàng)建進程呀。錯了，現(xiàn)在雖然我們還沒有建立起進程調(diào)度的機制，但我們正在運行的代碼就是會作為未來的一個進程的指令流。

也就是當未來進程調(diào)度機制一建立起來，正在執(zhí)行的代碼就會化身成為進程 0 的代碼。所以我們需要提前把這些未來會作為進程 0 的信息寫好。

如果你覺得很疑惑，別急，等后面整個進程調(diào)度機制建立起來，并且讓你親眼看到進程 0 以及進程 1 的創(chuàng)建，以及它們后面因為進程調(diào)度機制而切換，你就明白這一切的意義了。

好，收回來，初始化了一組 TSS 和 LDT 后，再往下看兩行。

#define ltr(n) __asm__("ltr %%ax"::"a" (_TSS(n))) 
#define lldt(n) __asm__("lldt %%ax"::"a" (_LDT(n))) 
 
void sched_init(void) { 
    ... 
    ltr(0); 
    lldt(0); 
    ... 
} 

這又涉及到之前的知識咯。

還記得 lidt 和 lgdt 指令么?一個是給 idtr 寄存器賦值，以告訴 CPU 中斷描述符表 idt 在內(nèi)存的位置;一個是給 gdtr 寄存器賦值，以告訴 CPU 全局描述符表 gdt 在內(nèi)存的位置。

那這兩行和剛剛的類似，ltr 是給 tr 寄存器賦值，以告訴 CPU 任務(wù)狀態(tài)段 TSS 在內(nèi)存的位置;lldt 一個是給 ldt 寄存器賦值，以告訴 CPU 局部描述符 LDT 在內(nèi)存的位置。

這樣，CPU 之后就能通過 tr 寄存器找到當前進程的任務(wù)狀態(tài)段信息，也就是上下文信息，以及通過 ldt 寄存器找到當前進程在用的局部描述符表信息。

我們繼續(xù)看。

void sched_init(void) { 
    ... 
    outb_p(0x36,0x43);      /* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */ 
    outb_p(LATCH & 0xff , 0x40);    /* LSB */ 
    outb(LATCH >> 8 , 0x40);    /* MSB */ 
    set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt); 
    outb(inb_p(0x21)&~0x01,0x21); 
    set_system_gate(0x80,&system_call); 
    ... 
} 

四行端口讀寫代碼，兩行設(shè)置中斷代碼。

端口讀寫我們已經(jīng)很熟悉了，就是 CPU 與外設(shè)交互的一種方式，之前講硬盤讀寫以及 CMOS 讀寫時，已經(jīng)接觸過了。

而這次交互的外設(shè)是一個可編程定時器的芯片，這四行代碼就開啟了這個定時器，之后這個定時器變會持續(xù)的、以一定頻率的向 CPU 發(fā)出中斷信號。

而這段代碼中設(shè)置的兩個中斷，第一個就是時鐘中斷，中斷號為 0x20，中斷處理程序為 timer_interrupt。那么每次定時器向 CPU 發(fā)出中斷后，便會執(zhí)行這個函數(shù)。

這個定時器的觸發(fā)，以及時鐘中斷函數(shù)的設(shè)置，是操作系統(tǒng)主導進程調(diào)度的一個關(guān)鍵!沒有他們這樣的外部信號不斷觸發(fā)中斷，操作系統(tǒng)就沒有辦法作為進程管理的主人，通過強制的手段收回進程的 CPU 執(zhí)行權(quán)限。

第二個設(shè)置的中斷叫系統(tǒng)調(diào)用 system_call，中斷號是 0x80，這個中斷又是個非常非常非常非常非常非常非常重要的中斷，所有用戶態(tài)程序想要調(diào)用內(nèi)核提供的方法，都需要基于這個系統(tǒng)調(diào)用來進行。

比如 Java 程序員寫一個 read，底層會執(zhí)行匯編指令 int 0x80，這就會觸發(fā)系統(tǒng)調(diào)用這個中斷，最終調(diào)用到 Linux 里的 sys_read 方法。

這個過程之后會重點講述，現(xiàn)在只需要知道，在這個地方，偷偷把這個極為重要的中斷，設(shè)置好了。

所以你看這一章的內(nèi)容，偷偷設(shè)置了影響進程和影響用戶程序調(diào)用系統(tǒng)方法的兩個重量級中斷處理函數(shù)，不簡單呀~

到目前為止，中斷已經(jīng)設(shè)置了不少了，我們現(xiàn)在看看所設(shè)置好的中斷有哪些。

其中 0-0x10 這 17 個中斷是 trap_init 里初始化設(shè)置的，是一些基本的中斷，比如除零異常等。這個在 第14回 中斷初始化 trap_init 有講到。

之后，在控制臺初始化 con_init 里，我們又設(shè)置了 0x21 鍵盤中斷，這樣按下鍵盤就有反應(yīng)了。這個在 第16回 控制臺初始化 tty_init 有講到。

現(xiàn)在，我們又設(shè)置了 0x20 時鐘中斷，并且開啟定時器。最后又偷偷設(shè)置了一個極為重要的 0x80 系統(tǒng)調(diào)用中斷。

找到些感覺沒，有沒有越來越發(fā)現(xiàn)，操作系統(tǒng)有點靠中斷驅(qū)動的意思，各個模塊不斷初始化各種中斷處理函數(shù)，并且開啟指定的外設(shè)開關(guān)，讓操作系統(tǒng)自己慢慢“活”了起來，逐漸通過中斷忙碌于各種事情中，無法自拔。

恭喜你，我們已經(jīng)逐漸在接近操作系統(tǒng)的本質(zhì)了。

回顧一下我們今天干了什么，就三件事。

第一，我們往全局描述符表寫了兩個結(jié)構(gòu)，TSS 和 LDT，作為未來進程 0 的任務(wù)狀態(tài)段和局部描述符表信息。

第二，我們初始化了一個結(jié)構(gòu)為 task_struct 的數(shù)組，未來這里會存放所有進程的信息，并且我們給數(shù)組的第一個位置附上了 init_task.init 這個具體值，也是作為未來進程 0 的信息。

第三，設(shè)置了時鐘中斷 0x20 和系統(tǒng)調(diào)用 0x80，一個作為進程調(diào)度的起點，一個作為用戶程序調(diào)用操作系統(tǒng)功能的橋梁，非常之重要。

后面，我們將會逐漸看到，這些重要的事情，是如何緊密且精妙地結(jié)合在一起，發(fā)揮出奇妙的作用。

欲知后事如何，且聽下回分解。

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