北大操作系统nachos实习报告——第一部分线程机制实习

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1、线程机制实习报告姓名：马亮学号：1001210767日期：2011年4月4日21目录内容一：总体概述3内容二：任务完成情况3任务完成列表（Y/N）3具体Exercise的完成情况3内容三：遇到的困难以及解决方法20内容四：收获及感想20内容五：对课程的意见和建议20内容六：参考文献2121内容一：总体概述通过为期四周的进程部分的实习，使得我对进程的状态转换、调度、同步和互斥、进程间通信等原理有了更为直观的感受，加深了对于理论的理解。通过动手做的过程，将书本上的理论知识转化为代码的实现，能够很好的巩固这些知识点。对于之前不甚了解的管程和条件变量等概念，也通过实验

2、和教材阅读有了更好的掌握。重新捡起荒废了多年的C++，实验的过程还能帮助我重新掌握C++编程，受益匪浅。内容二：任务完成情况任务完成列表（Y/N）Exercise1Exercise2Exercise3Exercise4Exercise5Exercise6第一周YYY第二周YYY第三周Y第四周NNNYNN具体Exercise的完成情况第一周Exercise1增加“用户ID、线程ID”两个数据成员,同时在Nachos现有的线程管理机制中增加对这两个数据成员的维护机制。增加“挂起(suspending)”状态,即可以将当前线程映像保存在磁盘文件而不是内存中。设计思想

3、线程ID从0开始递增，线程结束后它所使用的ID应该被收回，以便分配给新的线程。为实现上面的设想，用一个整数数组ThreadID来标识线程ID的分配情况，ThreadID[0]为1表示0号线程ID已经分配，否则表示未分配。新线程建立时从下标0开始依次向后遍历数组，找到第一个可使用的线程ID（数组元素值为0的下标），分配此线程ID，并将数组元素值置1。线程结束时需要将它的ID对应下标的值置0，以便将此ID重复利用。修改代码Thread.h中声明private的成员变量uid、tid，声明public的成员方法getThreadID()，getUserID()21在

4、system.h中声明全局数组变量ThreadID，用来存储线程ID的分配情况：在system.cc中增加ThreadID的声明:在Initialize方法中对ThreadID数组进行初始化：在Thread.cc中的构造函数和析构函数中增加获取线程ID和释放线程ID的代码：21在Thread.cc中增加获取当前线程ID和用户ID的方法getThreadID()、getUserID()对于用户ID，由于系统中不存在用户的概念，暂且只增加用户ID的声明和获取方法，不实现具体的操作系统用户功能。对于增加“挂起(suspending)”状态,只需修改thread.h中

5、的ThreadStatus枚举常量，增加SUSPENDING状态即可，具体的功能实现由于还未涉及到磁盘操作，暂不实现：运行效果为了体现进程ID的修改效果，ThreadTest测试类SimpleThread方法中输出线程编号时改为通过currentThread->getThreadID()来获得，而不是通过传入的which来获得：同时多加几个线程：21运行效果如下：可看到通过currentThread->getThreadID()可获得正确的ID值。……Exercise2在Nachos中增加对线程数量的限制,使得Nachos中最多能够同时存在128个用户线程。2

6、1设计思想增加全局变量threadCount，对在运行的线程进行计数，线程Fork时threadCount++，并判断是否超出最大线程数，超出的话直接返回，不执行接下来的分配存储空间等操作。Finish时threadCount--。修改代码System.h中增加全局变量System.cc中初始化Thread类的Fork函数和Finish函数中对其值进行操作21运行效果修改MAX_THREAD_COUNT的值为2，运行四个线程：输出结果如下：可见线程3、4因为到达系统线程上限而没有运行，达到预期效果。Exercise3修改线程调度算法,实现基于优先级的抢占式调度

7、算法。设计思想从nachos系统的scheduler.cc文件中可看出Nachos实现了先进先出（FIFO）的调度算法。调度类Scheduler管理这一个就绪队列list，它的成员函数ReadyToRun(Thread*thread)将指定线程插入到队列的队尾。它的另一个成员函数FindNextToRun()则从list队首摘出一个就绪线程准备运行。21为了实现基于优先级的抢占式调度算法，首先给线程增加priority属性，规定最高优先级为0，最低为10。通过修改Scheduler类的ReadyToRun方法，使得线程按照优先级的顺序插入就绪队列相应的位置。修

8、改Thread类的Yield方法，使得