嵌入式操作系统内核原理和开发(任务创建和堆栈溢出检查)
来源:互联网 发布:淘宝可以改用户名吗 编辑:程序博客网 时间:2024/05/23 17:35
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虽然写操作系统的博客要比写普通的技术点要麻烦一些,但是心中还是挺开心的。一方面,通过几行代码就可以说明一些问题,把理论实践化,这本身就很具有挑战性;另外一方面还锻炼自己的沟通能力,让更多的人明白你的想法,认可你的想法。
其实,通过上面一篇博客,我们就已经清楚任务的创建是怎么一回事,但是我们还是愿意就这个问题讲得更细一点,说得更多一点。系统本身是多线程的,那说明所有线程的地址空间都是共享的。由于资源都是操作系统本身提供的,所以线程本身的要求就很低,函数名、堆栈、入口点、堆栈大小、优先级,大体上也就是这么多。至于这个堆栈是哪里的内存,其实已经不太重要了。为了简单起见,我们对原来的初始化函数 稍微修改了一下,
void task_init(){UINT32 unit = STACK_LENGTH;memset((void*)data, 0, STACK_LENGTH * sizeof(UINT32));data[unit -1] = (UINT32) hello;data[unit -2] = 0;data[unit -3] = 0;data[unit -4] = 0;data[unit -5] = 0;data[unit -6] = 0;data[unit -7] = 0;data[unit -8] = 0;data[unit -9] = 0;data[unit -10] = (UINT32) &data[unit - 9];new = (UINT32) &data[unit -10];}上面的操作比较简陋,只是对堆栈进行了设置。这是线程初始化的时候必须要做的一步。当然,这里的hello就是我们的函数入口点。因为这里用SIGALRM代替的时钟中断是没有办法做到抢占的,所以我们可以人为多设置一些调度点,比如象这样,
void hello(){printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);quit = 1;swap(&new, &old);}在编写程序的时候,最恐怖的事情就是堆栈溢出了。但是在操作系统中,我们完全可以自己判断当前的堆栈是否已经溢出。因为我们知道,在线程调度的时候,保存的堆栈esp永远指向最低的那个地址。
int check_stack_overflow(unsigned int base, unsigned int current){ assert(0 != base && 0 != current); return (current < base) ? 1 :0;}当然,这些说的都是线程调度的事,你也可以编写输入输出命令,实现对嵌入式操作系统的某种控制。要打印什么,设置什么,保存什么,都可以通过你的输入命令来解析执行,这些都是和signal处理是分开来的。后面这部分还要详细讨论,这里可以稍微添加一下,
int main(){char val;task_init();set_timer();signal(SIGALRM, signal_handler);while(1){ scanf("%c", &val);}exit(0);return 1;}最后,还是老规矩,附上详细的代码。虽然这一过程有点繁琐和冗余,但是至少看上去更完整一些。
#include <stdio.h>#include <time.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <assert.h>#include <sys/time.h>#define UINT32 unsigned int#define STACK_LENGTH 512static struct itimerval oldtv;UINT32 old = 0;UINT32 new = 0;UINT32 count = 0;UINT32 data[STACK_LENGTH] = {0};UINT32 quit = 0;void set_timer(){struct itimerval itv;itv.it_interval.tv_sec = 1;itv.it_interval.tv_usec = 0;itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;setitimer(ITIMER_REAL, &itv, &oldtv);}void swap(UINT32* prev, UINT32* next){ __asm("push %%eax\n\t" "push %%ebx\n\t" "push %%ecx\n\t" "push %%edx\n\t" "push %%esi\n\t" "push %%edi\n\t" "push %%ebp\n\t" "push %%esp\n\t" "lea 0x8(%%ebp), %%eax\n\t" "mov (%%eax), %%eax\n\t" "mov %%esp, (%%eax)\n\t" "lea 0xc(%%ebp), %%eax\n\t" "mov (%%eax), %%eax\n\t" "mov (%%eax), %%esp\n\t" "pop %%esp\n\t" "pop %%ebp\n\t" "pop %%edi\n\t" "pop %%esi\n\t" "pop %%edx\n\t" "pop %%ecx\n\t" "pop %%ebx\n\t" "pop %%eax\n\t" ::);}void hello(){printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);swap(&new, &old);printf("count = %d in sub!\n", count ++);quit = 1;swap(&new, &old);}void task_init(){UINT32 unit = STACK_LENGTH;memset((void*)data, 0, STACK_LENGTH * sizeof(UINT32));data[unit -1] = (UINT32) hello;data[unit -2] = 0;data[unit -3] = 0;data[unit -4] = 0;data[unit -5] = 0;data[unit -6] = 0;data[unit -7] = 0;data[unit -8] = 0;data[unit -9] = 0;data[unit -10] = (UINT32) &data[unit - 9];new = (UINT32) &data[unit -10];}int check_stack_overflow(unsigned int base, unsigned int current){ assert(0 != base && 0 != current); return (current < base) ? 1 :0;}void signal_handler(int m){if(0 == quit){ swap(&old, &new); assert(0 == check_stack_overflow(data,new)); return;} printf("count = %d in main!\n", count ++);}int main(){char val;task_init();set_timer();signal(SIGALRM, signal_handler);while(1){ scanf("%c", &val);}exit(0);return 1;}
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