代码放在github上。

这一次实验感觉挺简单的,特别是后面两个小实验。主要就是对多线程和锁进行一个学习。

Uthread: switching between threads

这一个实验是要实现一个简单的用户级线程,写完之后发现原来用户级线程的简单实现也没有想象的那么复杂。

首先定义一个context结构体保存线程上下文,并加入到thread结构体中。在上下文中只需要保存被调用者保存的寄存器,即sps0-s11ra用来保存线程的返回地址,类似于进程中的pc

struct thread_context{
uint64 ra;
uint64 sp;
uint64 fp; // s0
uint64 s1;
uint64 s2;
uint64 s3;
uint64 s4;
uint64 s5;
uint64 s6;
uint64 s7;
uint64 s8;
uint64 s9;
uint64 s10;
uint64 s11;
}; struct thread {
char stack[STACK_SIZE]; /* the thread's stack */
int state; /* FREE, RUNNING, RUNNABLE */
struct thread_context context; /* context of thread */
};

之后在thread_create中加入初始化代码,使ra指向线程的入口函数,spfp指向栈底。注意栈底应该是t->stack[STACK_SIZE - 1],因为栈是从高地址向低地址增长的。

void
thread_create(void (*func)())
{
...
// YOUR CODE HERE
t->context.ra = (uint64)func;
t->context.sp = (uint64)&t->stack[STACK_SIZE - 1];
t->context.fp = (uint64)&t->stack[STACK_SIZE - 1];
}

最后实现thread_switch函数并在thread_schedule中通过thread_switch((uint64)&t->context, (uint64)&next_thread->context);调用即可。thread_switch需要对上下文进行保护和恢复,并通过设置ra寄存器和ret指令来恢复下一个线程的执行。

thread_switch:
/* YOUR CODE HERE */
sd ra, 0(a0) sd sp, 8(a0)
sd fp, 16(a0)
sd s1, 24(a0)
sd s2, 32(a0)
sd s3, 40(a0)
sd s4, 48(a0)
sd s5, 56(a0)
sd s6, 64(a0)
sd s7, 72(a0)
sd s8, 80(a0)
sd s9, 88(a0)
sd s10, 96(a0)
sd s11, 104(a0) ld sp, 8(a1)
ld fp, 16(a1)
ld s1, 24(a1)
ld s2, 32(a1)
ld s3, 40(a1)
ld s4, 48(a1)
ld s5, 56(a1)
ld s6, 64(a1)
ld s7, 72(a1)
ld s8, 80(a1)
ld s9, 88(a1)
ld s10, 96(a1)
ld s11, 104(a1) ld ra, 0(a1) /* set return address to next thread */
ret /* return to ra */

Using threads

这一个实验是通过对哈希表的并行操作来练习锁的使用。代码就只放桶级锁的。

因为测试程序是将put和get操作进行了分离的,因此只需要考虑put操作之间的互斥。在put函数读写bucket之前加锁,在函数结束时释放锁。

pthread_mutex_t lock[NBUCKET]; // 定义锁

static
void put(int key, int value)
{
int i = key % NBUCKET; // is the key already present?
struct entry *e = 0;
pthread_mutex_lock(&lock[i]); // 获取锁
for (e = table[i]; e != 0; e = e->next) {
if (e->key == key)
break;
}
if(e){
// update the existing key.
e->value = value;
} else {
// the new is new.
insert(key, value, &table[i], table[i]);
}
pthread_mutex_unlock(&lock[i]); // 释放锁
} int
main(int argc, char *argv[])
{
...
// 初始化锁
for (int i = 0; i < NBUCKET; i++) {
pthread_mutex_init(&lock[i], NULL);
}
...
}

表级锁的结果如下:

$ ./ph 1
100000 puts, 7.336 seconds, 13631 puts/second
0: 0 keys missing
100000 gets, 7.599 seconds, 13160 gets/second $ ./ph 2
100000 puts, 8.965 seconds, 11155 puts/second
1: 0 keys missing
0: 0 keys missing
200000 gets, 7.397 seconds, 27036 gets/second

可以看出表级锁多线程的性能甚至比单线程要低,这是因为表级锁将所有的操作都串行化了,无法利用多线程的性能,而多线程的初始化和切换以及锁的获取和释放本身也会带来一定的性能开销。

桶级锁的结果如下:

$ ./ph 1
100000 puts, 7.429 seconds, 13461 puts/second
0: 0 keys missing
100000 gets, 7.242 seconds, 13809 gets/second $ ./ph 2
100000 puts, 4.472 seconds, 22359 puts/second
0: 0 keys missing
1: 0 keys missing
200000 gets, 7.347 seconds, 27221 gets/second

可以看出在使用桶级锁的情况下,多线程能够带来一定的加速,因为桶级锁是允许不同桶之间的操作并行执行的,从而能够利用多线程的优势。

Barrier

这一个实验是要实现一个屏障点,使所有线程都到达这个点之后才能继续执行。主要就是练习POSIX的条件变量的使用。

只需要实现一个barrier函数即可。函数实现也没有什么多说的,就是加锁然后判断到达屏障点的线程数,如果所有线程都到达了就调用pthread_cond_broadcast唤醒其他线程,否则就调用pthread_cond_wait进行等待。

static void
barrier()
{
pthread_mutex_lock(&bstate.barrier_mutex); bstate.nthread++; if(bstate.nthread == nthread){
bstate.round++;
bstate.nthread = 0;
pthread_cond_broadcast(&bstate.barrier_cond);
}else{
pthread_cond_wait(&bstate.barrier_cond, &bstate.barrier_mutex);
} pthread_mutex_unlock(&bstate.barrier_mutex);
}

XV6学习(11)Lab thread: Multithreading的更多相关文章

  1. XV6学习笔记(2) :内存管理

    XV6学习笔记(2) :内存管理 在学习笔记1中,完成了对于pc启动和加载的过程.目前已经可以开始在c语言代码中运行了,而当前已经开启了分页模式,不过是两个4mb的大的内存页,而没有开启小的内存页.接 ...

  2. xv6学习笔记(4) : 进程调度

    xv6学习笔记(4) : 进程 xv6所有程序都是单进程.单线程程序.要明白这个概念才好继续往下看 1. XV6中进程相关的数据结构 在XV6中,与进程有关的数据结构如下 // Per-process ...

  3. xv6学习笔记(5) : 锁与管道与多cpu

    xv6学习笔记(5) : 锁与管道与多cpu 1. xv6锁结构 1. xv6操作系统要求在内核临界区操作时中断必须关闭. 如果此时中断开启,那么可能会出现以下死锁情况: 进程A在内核态运行并拿下了p ...

  4. JavaScript学习11 数组排序实例

    JavaScript学习11 数组排序实例 数组声明 关于数组对象的声明,以前说过:http://www.cnblogs.com/mengdd/p/3680649.html 数组声明的一种方式: va ...

  5. ThinkPhp学习11

    原文:ThinkPhp学习11 一.模板的使用        (重点) a.规则 模板文件夹下[TPL]/[分组文件夹/][模板主题文件夹/]和模块名同名的文件夹[Index]/和方法名同名的文件[i ...

  6. 使用C++11的thread取代QThread

    因为在做的工程项目里使用了Qt,而实际上不涉及到屏幕显示,工程代码里使用了QThread,且没有使用Qt核心的信号与槽,为了以后移植准备使用更加通用的C++11 stl中的thread取代QThrea ...

  7. XV6学习笔记(1) : 启动与加载

    XV6学习笔记(1) 1. 启动与加载 首先我们先来分析pc的启动.其实这个都是老生常谈了,但是还是很重要的(也不知道面试官考不考这玩意), 1. 启动的第一件事-bios 首先启动的第一件事就是运行 ...

  8. xv6学习笔记(3):中断处理和系统调用

    xv6学习笔记(3):中断处理和系统调用 1. tvinit函数 这个函数位于main函数内 表明了就是设置idt表 void tvinit(void) { int i; for(i = 0; i & ...

  9. XV6学习(1) Lab util

    正在学习MIT的6.S081,把做的实验写一写吧. 实验的代码放在了Github上. 第一个实验是Lab util,算是一个热身的实验,没有涉及到系统的底层,就是使用系统调用来完成几个用户模式的小程序 ...

随机推荐

  1. 浅谈connect,withRouter,history,useState,useEffect

    1.connect in umi connect 可以链接不同的组件,从而在这个组件中使用其他组件的参数,常用于获取redux中存取的值. 2.withRouter in umi withRouter ...

  2. ssh问题之复盘

    一.问题发生.排查以及解决 某天H博士在登录B服务器时发现一个严重的问题,问题是H博士在执行脚本出现一个异常,这个异常是过去我执行脚本只需输入一次密码,现在要输入五六次,只有输入五六次后才能正确执行完 ...

  3. #3使用html+css+js制作网页 番外篇 使用python flask 框架 (II)

    #3使用html+css+js制作网页 番外篇 使用python flask 框架 II第二部 0. 本系列教程 1. 登录功能准备 a.python中操控mysql b. 安装数据库 c.安装mys ...

  4. 基于vue2.x的webpack升级与项目搭建指南--基础篇

    first thing fitrst 博主声明:绝对不当标题党 有人看最好不过的背景: 十月初对公司产品的前端构建做了一些优化,但还遗留了不少问题(可了解我的前一篇博文:一次webpack小规模优化经 ...

  5. 【Linux】云服务器部署宝塔linux控制面板环境

    服务器购买及宝塔部署环境说明 简单记录 - 狂神的 服务器购买及宝塔部署环境说明 服务器如何购买 我们尽量趁打折的时候购买,比较便宜点!多看看有活动. 如果是学生,可以购买学生机, 学生机地址:htt ...

  6. 【数据库】MySQL & SQL 介绍

    文章目录 MySQL & SQL 介绍 1.MySQL的背景 2.MySQL的优点 3.MySQL的安装 4.MySQL服务的启动和停止 方式一 方式二 5.MySQL服务的登录和退出 方式一 ...

  7. HarmonyOS三方件开发指南(5)——Photoview组件

    PhotoView使用说明 1.  PhotoView功能介绍1.1 组件介绍:        PhotoView是一个继承自Image的组件,不同之处在于:它可以进行图击放大功能,手势缩放功能(暂无 ...

  8. buuctf刷题之旅—web—EasySQL

    打开环境,发现依旧是sql注入 GitHub上有源码(https://github.com/team-su/SUCTF-2019/tree/master/Web/easy_sql) index.php ...

  9. 词嵌入之GloVe

    什么是GloVe GloVe(Global Vectors for Word Representation)是一个基于全局词频统计(count-based & overall statisti ...

  10. bootstrap 后端模板

    Twitter Bootstrap 框架已经广为人知,用于加快网站,应用程序或主题的界面开发,并被公认为是迄今对于 Web 开发的最有实质性帮助的工具之一.在此之前的,各种各样的界面库伴随着高昂的维护 ...