[FEAT] 多核定时器支持

[ZIYAN137]

🌟 动机与目标

在 SMP 系统中，每个 CPU 需要独立处理定时器中断，用于时间片轮转和本地任务调度。

当前状态:

• 定时器初始化和处理假设单核
• kernel/timer.rs 管理全局定时事件

目标:

• 每个 CPU 独立接收定时器中断
• Per-CPU 时间片管理
• 全局定时事件与本地定时器协调

💡 建议的解决方案

核心思路

1. Per-CPU 定时器初始化: 每个 CPU 在启动时独立初始化定时器中断
2. Per-CPU 时间片管理: 每个 CPU 独立管理本地任务的时间片计数
3. 全局定时器协调: 全局定时事件由主核处理，或通过 IPI 分发

实现要点

• 在从核启动函数中调用定时器初始化
• 修改定时器中断处理为 Per-CPU 模式
• 实现 Per-CPU 时间片计数和重置
• 全局定时器事件在 CPU 0 处理或通过 IPI 通知

📋 实现任务

• 创建 Per-CPU 定时器状态结构
• 修改定时器中断处理为 Per-CPU
• 实现 Per-CPU 时间片管理
• 在从核启动时初始化定时器
• 全局定时器事件在 CPU 0 处理
• 实现 reset_time_slice() 接口
• 实现 set_need_resched() 机制
• 测试多核调度公平性

替代方案 (可选)

方案 B: 分布式定时器队列

• 每个 CPU 维护本地定时器事件队列
• 添加事件时选择负载最低的 CPU
• 更复杂但负载更均衡

额外的上下文

相关文件:

• os/src/arch/riscv/timer.rs - 架构相关定时器
• os/src/kernel/timer.rs - 定时器管理
• os/src/kernel/time.rs - 时间相关

依赖于:

• 多核启动 ([FEAT] 多核启动支持 #209 )
• Per-CPU 变量 ([FEAT] Per-CPU 变量机制 #208 )

被依赖于:

• SMP 调度器 ([FEAT] SMP 调度器 #210 )

参考:

• RISC-V Timer