pintos操作系统实验Project1-时钟

Posted 2021-06-22 puyalee

目前在学习操作系统，在这里用于记录学习过程，学习过程中主要参考了laiy的文章，作为一个初学者，有些地方理解不是很透彻，就当作是笔记了。

Project1的实验内容是重新设计timer_sleep函数，使用指定方法优化其实现方式。

pintos里面原始的timer_sleep函数是这样的，这里的实现方式是使用忙等。

1 void
2 timer_sleep (int64_t ticks) 
3 {
4   int64_t start = timer_ticks ();                    //获取当前时钟
5 
6   ASSERT (intr_get_level () == INTR_ON);　　　　　　　　//确认当前状态是开中断
7   while (timer_elapsed (start) < ticks) 　　　　　　　　//当调用之后过去的时间还没到睡眠时间时
8     thread_yield ();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//是当前进程进入就绪队列等待，调用新的进程
9 }

这种方法实现起来较为简单，但是也有明显的缺陷，那就是在睡眠时间里进程仍然在占用着CPU资源。我们的任务就是要解决这个问题，方案是利用阻塞机制，当用户程序调用timer_sleep时，使当前进程进入阻塞状态，并调用其它进程，当睡眠时间结束时唤醒该进程。

到这里应该思考几个问题：

1. 用什么来记录用户调用时传递的睡眠时间？
2. 在哪里对睡眠时间进行什么操作？
3. 如何检测睡眠时间是否结束？

经过教员讲解，加之学习laiy的文章，基本理出一条思路：修改timer_sleep函数，使得睡眠时间大于0的时候将进程变为阻塞状态，为了实现这一点，需要创建一个变量sleep_ticks传递睡眠时间，在创建进程的时候初始化为0，当调用timer_sleep后传参；而后在每个时钟中断均需要对每个进程进行检测sleep_ticks是否大于0，每检测一次sleep_ticks--,直至sleep_ticks=0时唤醒该进程

下面进行具体实现：

首先在线程的结构体中加入我们需要的成员

1 int64_t sleep_ticks;                 　　　　　　　　　　　　　　  /* # of timer ticks since blocked. */

　　在创建线程时初始化sleep_ticks

1 t->sleep_ticks = 0;

重写timer_sleep函数

 1 /* modified func */
 2 void
 3 timer_sleep (int64_t ticks)
 4 {
 5   if(ticks <= 0)                                            //如果用户调用的睡眠时间<=0，则不阻塞该线程
 6         return;
 7 
 8   ASSERT (intr_get_level () == INTR_ON);              　　  //确认中断是打开的
 9   enum intr_level old_level = intr_disable ();             //关中断，并保存之前的中断状态，即lod_level是开中断状态
10   struct thread *current_thread = thread_current ();       //获取当前线程信息的结构体指针
11   current_thread->sleep_ticks = ticks;                     //将用户需要线程睡眠的时间参数传给sleep_ticks
12   thread_block ();                                         //将当前线程状态设置为阻塞态
13   intr_set_level (old_level);                              //开中断
14 }

 利用每一个时钟中断对每个线程进行检测，需要在timer_interrupt中加入函数thread_foreach()

1 thread_foreach (blocked_thread_check, NULL);                        //对每个线程都应用函数blocked_thread_check

 这里的blocked_thread_check即负责检测每个线程的sleep_ticks，如果减到0则唤醒该进程，需写入thread.c里面

 1 /* Check the blocked thread */
 2 void
 3 blocked_thread_check (struct thread *t,void *aux UNUSED)
 4 {
 5   if (t->status == THREAD_BLOCKED && t->sleep_ticks > 0)               //对于处于阻塞状态的线程才会检测其sleep_ticks
 6   {
 7       t->sleep_ticks--;                                                //检测其sleep_ticks值减1是否为0，等于0则表示
 8       if (t->sleep_ticks == 0)                                         //在这个时钟结束时应该被unblock
 9       {
10           thread_unblock(t);         　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //唤醒该进程  
11       }
12   }
13 }

 blocked_thread_check需要在thread.h里面声明

1 /* check the block state */
2 void blocked_thread_check (struct thread *t,void *aux UNUSED);

 至此Project1就完成了，测试结果也在意料之中