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第五章：进程

本章实现了完整的进程管理，支持进程创建、执行、等待等操作。

功能概述

进程控制块 (PCB) 管理进程资源（地址空间、上下文、PID）
fork 创建子进程，复制父进程地址空间
exec 根据程序名加载并执行新程序
wait 等待子进程退出并回收资源
进程树结构维护父子关系
初始进程 initproc 作为所有用户进程的祖先

用户程序加载

用户程序在编译时通过 APP_ASM 环境变量内联到内核镜像，运行时通过 APPS 静态表按名称查找并加载。

系统调用

系统调用	功能
`fork`	创建子进程（复制地址空间）
`exec`	加载并执行新程序
`wait`	等待子进程退出
`exit`	退出当前进程
`getpid`	获取当前进程 PID
`read`	从标准输入读取
`write`	向标准输出写入
`sbrk`	调整进程堆空间

fork 的实现

fork 创建子进程，复制父进程的地址空间。关键在于正确复制页表和物理页面：

fn fork(&self) -> Option<Process> {
    // 复制地址空间（深拷贝所有映射的物理页）
    let address_space = self.address_space.clone_from(...);
    // 复制上下文
    let context = self.context.clone();
    // 分配新 PID
    let pid = ProcId::new();
    // ...
}

fork 返回后，父进程返回子进程 PID，子进程返回 0：

// 在子进程上下文中设置返回值为 0
*child_proc.context.context.a_mut(0) = 0;
// 父进程返回子进程 PID
pid.get_usize() as isize

Exercise

见 Exercise

Dependencies

依赖	说明
`xmas-elf`	ELF 文件解析
`riscv`	RISC-V CSR 寄存器访问
`tg-sbi`	SBI 调用封装库
`tg-linker`	链接脚本生成、内核布局定位、用户程序元数据
`tg-console`	控制台输出 (`print!`/`println!`) 和日志
`tg-kernel-context`	用户上下文及异界传送门（启用 `foreign` feature）
`tg-kernel-alloc`	内核内存分配器
`tg-kernel-vm`	虚拟内存管理
`tg-syscall`	系统调用定义与分发
`tg-task-manage`	进程管理框架（启用 `proc` feature）

Features

Feature	说明
`nobios`	无需外部 SBI 实现，直接从 QEMU `-bios none` 模式启动

License

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tg-ch5 0.2.0-preview.2