山大操作系统课程设计报告（全套）(6)

计算机科学与技术学院实验报告：9

实验题目：设计并实现具有优先级的线程调度策略 日期：2010-11-13 Email： 实验目的：

Nachos系统采用基本的FCFS的线程调度策略，修改成为具有优先级的线程调度策略

硬件环境：

软件环境：

linux操作系统，Nachos操作系统

实验步骤：

1．修改Thread类的构造函数，加入优先级priority属性，并且加入getPrioty方法。以便在线程的 等待队列中找到优先级最高的线程。其中，线程优先级的范围从1到7，默认为7，即最低优先级。 修改代码如下：（thread.cc,thread.h） class Thread {

…………………………………… public:

Thread(char* debugName, int priority=7);// initialize a Thread ………………………………………………… int getPriority(){return this->priority; }

Thread::Thread(char* threadName, int p) {

if(p<1) priority = 1;

else if(p>7) priority = 7; else priority = p; name = threadName; stackTop = NULL; stack = NULL;

status = JUST_CREATED; #ifdef USER_PROGRAM space = NULL; #endif }

2，首先，了解Nachos系统原来的线程调度方式。通过读threadtest.cc,thread.cc,scheduler.cc文件 中的内容了解线程调度的方式。

首先，修改threadtest.cc 文件中的ThreadTest方法，创建有优先级的Thread，代码如下：

然后，从Thread类中找到Fork方法，代码如下：

这说明ThreadTest方法的目的是，实例化新的线程，调用Fork方法，也就是让新产生的线程去执行SimpleThread方法，并且把 当前执行的线程加入到等待队列。

从SimpleThread的定义中可以知道，新生产的线程就是打印一条信息然后去执行Yield（）；

通过查看yield，可知，先从等待队列中找到一个线程保留在nextThread中，并将当前线程加到等待队列，然后使nextThread运行 void

Thread::Yield () {

Thread *nextThread;

IntStatus oldLevel = interrupt->SetLevel(IntOff);

ASSERT(this == currentThread);

DEBUG('t', \

nextThread = scheduler->FindNextToRun(); if (nextThread != NULL) { scheduler->ReadyToRun(this); scheduler->Run(nextThread); }

(void) interrupt->SetLevel(oldLevel); }

3， 为了实现按优先级调度，需要按优先级选择等待队列中的，即状态为ready的线程，因而，在线程插入，移除等待队列的时候使用List类中提供好的SortedInsert(void *item, int sortKey) SortedRemove(int *keyPtr)

方法，而不是原来使用的Append，Remove方法；

void

Scheduler::ReadyToRun (Thread *thread) {

DEBUG('t', \

thread->setStatus(READY);

readyList->SortedInsert((void *)thread, thread->getPriority()); }

//----------------------------------------------------------------------

Thread *

Scheduler::FindNextToRun () {

int p;

return (Thread *)readyList->SortedRemove(&p); }

4， 结果显示：

lu@ubuntu:~/csc2404/nachos-3.4/code/threadsWithPrioty$ ./nachos ******* thread 2 looped 0 times ******* thread 4 looped 0 times ******* thread 2 looped 1 times ******* thread 2 looped 2 times ******* thread 4 looped 1 times ******* thread 2 looped 3 times ******* thread 4 looped 2 times ******* thread 2 looped 4 times ******* thread 4 looped 3 times ******* thread 4 looped 4 times ******* thread 5 looped 0 times ******* thread 5 looped 1 times ******* thread 5 looped 2 times ******* thread 3 looped 0 times ******* thread 5 looped 3 times ******* thread 3 looped 1 times ******* thread 5 looped 4 times ******* thread 3 looped 2 times ******* thread 1 looped 0 times ******* thread 3 looped 3 times ******* thread 1 looped 1 times ******* thread 3 looped 4 times ******* thread 1 looped 2 times ******* thread 1 looped 3 times ******* thread 1 looped 4 times

No threads ready or runnable, and no pending interrupts. Assuming the program completed. Machine halting!

Ticks: total 400, idle 10, system 390, user 0 Disk I/O: reads 0, writes 0 Console I/O: reads 0, writes 0 Paging: faults 0

Network I/O: packets received 0, sent 0

Cleaning up...

5， 结果分析：

可以看出，线程执行的顺序不是在ThreadTest中的生成Thread（1,2,3,4,5）的顺序，而是按照优先级的顺序 调度的。首先从等待队列中找一个优先级最高的线程，然后把当前运行的线程加入到等待队列中，然后再运行

（本次实验所在所在位置：csc2404/nachos-3.4/code/threadsWithPrioty） 结论分析与体会：

通过这个实验，为了实现线程优先级的调度，细致分析了Thread目录下的各个文件的内容，尤其是thread.cc， Scheduler.cc，文件中对于线程的状态，以及调度函数的实现等问题上面有了更深一步的了解。从而，知道如何 修改可以实现线程的优先级调度问题，也就是管理一个SortedList，其内容是状态为Ready的线程。 由概念到实践，了解了简单的线程调度的实现。

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