xv6/调度算法及并发程序设计

Posted 2020-09-18 ZhuangPark

 

1 在proc.c的scheduler函数中，有两行：

 if(setjmp(&cpus[cpu()].jmpbuf) == 0)

 longjmp(&p->jmpbuf);

 把它修改为： 

cprintf("setjmp called in scheduler\n");

if(setjmp(&cpus[cpu()].jmpbuf) == 0){

 cprintf("setjmp in scheduler returned 0; longjmp\n");

 longjmp(&p->jmpbuf);

 }else

 cprintf("setjmp in scheduler returned 1\n");

 

修改后，重编译内核，在Bochs中运行编译后的内核，你将会看到有规律的六行输出在屏幕上。

 要求：

1. 1.      列出这有规律的六行。

 

1. 2.      在这六行里面，每输出两行setjmp returned 才输出一行setjmp called. 试解释一下为什么

 

   int  setjmp(struct jmpbuf *jmp);

   void longjmp(struct jmpbuf *jmp); 的函数解析!

 

# Setjmp saves its stack environment in jmp for later use by longjmp.

# It returns 0.

 

# Longjmp restores the environment saved by the last call of setjmp.

# It then causes execution to continue as if the call of setjmp

# had just returned 1.

 

# The caller of setjmp must not itself have returned in the interim.

# All accessible data have values as of the time longjmp was called.

 

# [Description, but not code, borrowed from Plan 9.]

 

  这是setjmp和longjmp的函数解析。意思在于setjmp会保存当前环境，上下文。然后longjmp会回溯到最后一个setjmp所指向保存的环境。如图1所示

 

                             图1

cprintf("setjmp called in scheduler\n");

if(setjmp(&cpus[cpu()].jmpbuf) == 0){

 cprintf("setjmp in scheduler returned 0; longjmp\n");

 longjmp(&p->jmpbuf);  

 }else

 cprintf("setjmp in scheduler returned 1\n");

 

一开始的时候没有longjmp的时候，setjmp返回的为0.

然后执行cprintf("setjmp in scheduler returned 0; longjmp\n");

接着到longjmp 于是跳回setjmp的位置。此时因为longjmp了于是setjpm返回1。

于是执行cprintf("setjmp in scheduler returned 1\n");

所以才有一次setjmp returned 才输出一行setjmp called。

 

 

1. 3.      试解释一下scheduler函数和sched函数的用途。

 

 

 

可以从scheduler函数和sched函数的注释中看出.

对于scheduler函数

// Per-CPU process scheduler.

// Each CPU calls scheduler() after setting itself up.

// Scheduler never returns.  It loops, doing:

//  - choose a process to run

//  - longjmp to start running that process

//  - eventually that process transfers control back

//    via longjmp back to the top of scheduler.

每一个CPU都有属于它自己的scheduler函数,当每一个CPU设置它本身的时候会调用scheduler函数的时候。Scheduler函数永远不会返回，它会不断的循环：（循环过程中)

   1 选择一个进程，然后运行该进程。

   2 使用longjmp跳到那个进程代码那，开始运行那个进程。

   3 最后进程将控制权转移回来。

   4 通过longjmp调到scheduler函数头。重新开始。

 

对于 sched函数

// Enter scheduler.  Must already hold proc_table_lock

// and have changed curproc[cpu()]->state.

在进入scheduler 函数，而且会在持有 proc_table_lock

并且会改变 curproc[cpu()]的状态。

 

 

 

 

 

 

 

4. 阅读trap.c 第50行至第66行。Proc.c中的 yield函数、sched函数及scheduler函数，结合书本，确定xv6使用的是哪种调度算法。给出你的理由（通过分析代码证明你的观点）。

 

1先来先服务（FCFS）

2短作业优先（SF）

3高响应比优先

4时间片轮转（RR）

5多级队列调度算法

6多级反馈队列调度算法总共有6调度算法是XV6可能的选项。

前三种都是要安装进程的某个属性排序，比如进入时间，比如作业长短，响应比。并且选择进入时间最早，作业最短，响应比最高。

Scheduler 函数中的

for(i = 0; i < NPROC; i++){

      p = &proc[i];

      if(p->state != RUNNABLE)

        continue;

 

这部分是调度算法的核心，证明了XV6是使用时间轮转（RR）。因为上面代码就是一个循环，在process数组里寻找可执行的进程。然后接下去的代码的意义才是跳到被选中的进程去进行执行。

// Switch to chosen process.  It is the process‘s job

// to release proc_table_lock and then reacquire it

// before jumping back to us.

 

      setupsegs(p);

      curproc[cpu()] = p;

      p->state = RUNNING;

      if(setjmp(&cpus[cpu()].jmpbuf) == 0)

        longjmp(&p->jmpbuf);

 

至于yield 函数 sched函数。当一个进程使用完时间片后，会中断调用yield函数来让出CPU给新的进程，yield调用sched函数，sched会切换：

void

sched(void)

{

  struct proc *p = curproc[cpu()];

 

  if(!holding(&proc_table_lock))

    panic("sched");

  if(cpus[cpu()].nlock != 1)

    panic("sched locks");

 

  if(setjmp(&p->jmpbuf) == 0)

    longjmp(&cpus[cpu()].jmpbuf);

}