pintos操作系统实验一

操作系统课程实验TA：林璋玮彭禹惟冯善恒李宏钊课程计划•第5周：实验环境安装与搭建(part0)•第6~7周：线程的休眠与唤醒(part1)•第8~9周：优先级调度(part2)•第10~11周：线程锁、信号量与优先级继承(part3)•第12~14周：多级反馈队列调度(part4)实验一.Non-busywaiting通过修改pintos的线程休眠函数来保证pintos不会在一个线程休眠时忙等待。相关文件pintos/src/devices目录：timer.h,timer.cpintos/src/threads目录：thread.h,thread.c需要阅读相关结构体以及函数。Pintos的机制出于安全性等考虑，每隔一段时间操作系统必须获得CPU时间，进行进程调度等工作。而操作系统是通过中断来获得CPU时间pintos中操作系统中断频率为、Pintos的机制Timer中断产生时这个函数就会被调用。中断相关pintos/src/threads目录：interrupt.c和interrupt.h该枚举定义了中断是开还是关，在原子操作中必须保证中断是关的。用函数interrupt_disable()来关闭中断。threadPintos中定义了一个thread的结构体用于存储线程的信息(包括优先级，状态等)，位于thread.h。其中thread有四个状态：Thread这个结构体贯穿整个实验。thread线程休眠timer.c中实现了线程休眠的函数thread_sleep这个函数作用是让线程休眠一定的时间。ASSERT作用是若语句不为真则退出。线程休眠时必须保证中断是打开的。线程休眠thread_sleep的实现原理是通过不断轮询检查经过时间是否达到ticks，若还没达到则调用thread_yield函数，达到了ticks就会结束休眠。thread_yield该函数会把当前线程放进ready队列，并调度下一个线程，线程调度时要保证中断关闭。schedule专门负责线程切换的函数，执行了以后会把当前线程放进队列里并调度出下一个线程。线程休眠问题？Thread_yield函数只是把线程放进调度队列，然后切换线程，此时休眠线程状态是ready，在一个tick内依然有可能会被调度，继续消耗cpu时间，没有完全把时间让给别的进程，这样就违反了线程休眠的原则，造成了忙等待。目标通过重新设计thread_sleep函数让休眠线程不再占用cpu时间，只在每次tick中断把时间交给操作系统时再检查睡眠时间，tick内则把cpu时间让给别的线程。解决办法1.重写timer_sleep函数，不是调用thread_yield而是调用thread_block函数把线程block了，这样在unblock之前该线程都不会被调度执行。2.Thread结构体中新增成员变量ticks_blocked，记录线程剩余睡眠的时间(单位：tick)。初始化为0，在timer_sleep函数中把tick赋值为睡眠时间。解决办法3.thread.c中增加函数checkInvoke判断线程是否休眠完毕(ticks_blocked的值)。4.处理timer中断时(timer_interrupt)遍历所有线程(thread_for_each，详细见代码)并判断被block线程是否睡眠完毕，睡眠完毕则唤醒。解决办法完成上述步骤以后，大部分的alarm测试都通过了。但是alarm_priority依然还没通过。接下来介绍解决alarm_priority的知识。listList的结构，list中存放的数据类型是list_elem，存放待执行线程靠的就是list。Thread与list有一个list变量ready_list专门存放待执行的线程，由于list存放的是list_elem类型，因此thread中有一个成员变量专门用于在ready_list中“排队”。Thread与list既然在ready_list中并不是thread而只是thread的一个成员，怎么通过list中的elem来访问对应线程的其他变量？List中已经提供了一个宏定义解决这个问题。解决办法alarm-priority要求线程是根据优先级进行调度的，而pintos的基本实现是直接把线程放进ready_list尾部，是FIFO的调度方式。如果要通过这个测试就必须保证在ready_list中线程是有序的。hints：使用list_insert_order函数可以保证有序插入。注意事项1.先阅读源代码和测试的代码。把握线程的整体结构，以后做实验也会轻松一点。2.调用函数前要看看该函数是否要求关闭或者打开中断。3.修改前最好备份一下。成功标志makecheck中通过所有的alarm测试！报告要求1.回答问题：(1).为什么未经修改仍能通过一些测试(alarm)？(2).为什么有些测试不能通过？2.简单解说一下每个测试做了什么，并描述一下过程3.关键代码截图，实验感想