[SW정글 55일차] PintOS 시작점 init.c

rg.log·2022년 11월 12일

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대망의 PintOS가 시작되었다.

PintOS 흐름

threads > init.c 의 main 함수 호출

순차적으로 부팅에 필요한 초기화 함수가 진행된다.

BSS를 지우고 머신의 RAM size를 가져온다
a. BSS 지우기 ( BSS는 0으로 초기화되어야 하는 세그먼트. 실제로 디스크에 저장되거나 커널에 의해 0이되지 않음. 직접 0으로 만들어야함) (BSS의 시작은 _start_bss. 끝은 _end_bss로 기록됨)
명령줄을 인수로 구분하고 옵션을 구문 분석한다.
lock을 사용할 수 있도록 스레드로 초기화. 그런 다음 콘솔 잠금 사용.
a. thread_init()
b. console_init()
메모리 시스템 초기화
a. 페이지 테이블을 커널 가상 매핑으로 채운 후 새 페이지 디렉토리를 사용하도록 CPU를 설정한다. (base_pml4는 생성된 pml4를 가리킴)
- pml4 : 페이지 맵 레벨4
실제 주소 [0 ~ mem_end]를 [LOADER_KERN_BASE ~ LOADER_KERN_BASE + mem_end]에 매핑
인터럽트 핸들러 초기화
- 인터럽트 핸들러 : 인터럽트 발생시 이를 핸들링하기 위해 호출되는 함수
쓰레드 스케줄러와 인터럽트 활성화 시작
a. thread_start() 함수를 통해 인터럽트를 활성화하여 쓰레드 선점 스케줄링(preemptive thread scheduling)을 시작하고 유휴 쓰레드를 만든다.
- 선점 스케줄링(preemptive scheduling)은 인터럽트나 시스템 호출 종료 시에 더 높은 우선 순위 프로세스가 발생되었음을 알았을 때, 현 실행 프로세스로부터 강제로 CPU를 회수하는 것
파일 시스템 초기화
커널의 명령줄에서 지정된 actions 실행함
a. run_actions 함수를 통해 응용 프로그램을 실행한다던가 thread를 테스트한다던가 하는 각 task 별로 평가가 진행된다.
끝낸다.
a. PintOS가 실행되는 가상머신인 Bochs 또는 QEMU에서 실행 중인 시스템의 전원을 끈다.

세부 기본 코드

thread.c 의 idle

유휴 쓰레드(idle thread) : 실행할 준비가 된 다른 쓰레드가 없을 때 실행된다.
유휴 쓰레드는 처음에 idle_thread를 초기화할 때 한 번 thread_start() 함수에 의해 ready list에 배치된다. ready list가 비어있는 상황을 하나하나 처리하는 대신 idle_thread를 넣어둔다. 일부 악명 높은 예외를 제외하고 idle_thread가 다른 쓰레드를 실행할 수 있도록 할 때까지 시스템을 저전력 상태로 둔다.

/* 가장 낮은 우선순위로 idle 쓰레드를 생성 */
thread_create ("idle", PRI_MIN, idle, &idle_started);

/* 커널 스레드의 기본으로 사용되는 함수 */
static void
kernel_thread (thread_func *function, void *aux) {
	ASSERT (function != NULL);

	intr_enable ();       /* 스케줄러가 인터럽트를 끈 상태에서 실행. */
	function (aux);       /* 스레드 함수 실행. */
	thread_exit ();       /* 함수가 반환되면 thread kill */
}

/* 유휴 스레드.
   실행할 준비가 된 다른 스레드가 없을 때 실행.
   유휴 스레드는 처음에 thread_start()에 의해 준비 목록에 표시.
   처음에 한 번 예약되며, 이 시점에서 idle_thread를 초기화하고
	thread_start()가 계속될 수 있도록 전달된 세마포를 "업"한 후 즉시 차단.

	그 후 유휴 스레드는 준비 목록에 나타나지 않음.
	준비 목록이 비어 있는 경우 next_thread_to_run()에서 특별한 경우로 반환 */
static void
idle (void *idle_started_ UNUSED) {
	struct semaphore *idle_started = idle_started_;

	idle_thread = thread_current ();
	sema_up (idle_started);

	for (;;) {
		/* Let someone else run. */
		intr_disable ();
		thread_block ();
		asm volatile ("sti; hlt" : : : "memory");
	}
}

assert 함수

디버깅 모드에서 개발자가 오류가 생기면 치명적일 것이라는 곳에 심어놓은 에러 검출용 코드이다.

#define ASSERT(CONDITION)                                      
	if ((CONDITION)) { } else {                             
		PANIC ("assertion `%s' failed.", #CONDITION);   
	}
    
/* Halts the OS, printing the source file name, line number, and
 * function name, plus a user-specific message. */
#define PANIC(...) debug_panic (__FILE__, __LINE__, __func__, __VA_ARGS__)

ASSERT (intr_get_level () == INTR_OFF);