rCore-Tutorial-Guide-2025S/chapter8/1thread-kernel

[utterances-bot]

内核态的线程管理 - rCore-Tutorial-Guide-2025S 文档

https://learningos.cn/rCore-Tutorial-Guide-2025S/chapter8/1thread-kernel.html

[0x822a5b87]

线程资源清理

线程资源的清理需要 exit_current_and_run_next 和 waittid 合作来清理，下面列出了这两个方法中关于资源回收的代码：

/// Exit the current 'Running' task and run the next task in task list.
pub fn exit_current_and_run_next(exit_code: i32) {
    // ...
    // 用户态线程信息可以立即销毁
    task_inner.res = None;
    
    // Move the task to stop-wait status, to avoid kernel stack from being freed
    if tid == 0 {
        add_stopping_task(task);
    } else {
        drop(task);
    }

    if tid == 0 {
        process_inner.tasks.clear();
    }
}

pub fn sys_waittid(tid: usize) -> i32 {
	// ...
    if let Some(exit_code) = exit_code {
        // dealloc the exited thread
        process_inner.tasks[tid] = None;
        exit_code
    } else {
        // waited thread has not exited
        -2
    }
}

整体的逻辑划分为两个大的模块：

1. 普通线程退出时的主动回收
   1. 普通线程退出时，先回收用户态的资源，这个是完全没有任何风险的；
   2. 随后 drop(task)，这里很容易误解，我们做一个详细解释：
      • 这里的 task 是从 PROCESSOR 中取出的当前运行线程引用，drop 仅释放 PROCESSOR 持有的这一引用；
      • 进程的 tasks 列表中仍持有该线程 TCB 的 Arc 引用 → Arc 计数≠0，线程内核态资源（kstack、task_ctx）不会被回收；
      • 显式调用 drop(task) 是为了配合后续 schedule 调度（避免调度时仍持有无效引用）；
   3. 内核资源的回收有两个场景
      • 在 waitpid 中，通过 process_inner.tasks[tid] = None 将 Arc 置为 0，线程内核态资源被回收。
      • 若普通线程未等到 waittid 执行，主线程退出时会执行 process_inner.tasks.clear()，现成内核态资源被回收；
2. 主线程退出时的批量回收
   1. 主线程退出时，也是回收用户态的资源；
   2. 执行 add_stopping_task(task) 将主线程 TCB 存入 TASK_MANAGER 的 stop_task：
      • 目的是保留 Arc 引用（避免 process_inner.tasks.clear() 时 Arc 归 0，导致 kstack 被提前回收 —— 因 sys_exit 仍在主线程 kstack 上执行）；
   3. 执行 process_inner.tasks.clear() 回收所有的可以回收的线程：
      • tasks 中引用被释放，但 stop_task 仍持有引用，所以主线程的 TCB 不会被立即回收；
      • 其他线程可以被安全回收，因为主线程对这些线程的内核态资源没有依赖，这里同时也会回收那些还没有退出（例如还没有等到waittid执行或者没有执行完毕）的线程的内核态资源
   4. 此时，我们还剩下未回收的资源就是主线程的 TCB 了，因为 add_stopping_task 仍然持有对主线程 TCB 的引用：当另一个进程的主线程退出时，会调用 add_stopping_task(new_task) → new_task 覆盖 stop_task 中旧的主线程 TCB → 旧主线程的 Arc 引用被释放（计数归 0）→ 内核态资源回收；