計算機操作系統(tǒng)實驗-線程調(diào)度的優(yōu)化與控制

PAGE－PAGE4－西北工業(yè)大學(xué)操作系統(tǒng)實驗實驗報告一、實驗?zāi)康恼莆誈eekOS系統(tǒng)的線程調(diào)度算法以及線程同步與互斥方法，實現(xiàn)線程調(diào)度的優(yōu)化與控制。二、實驗要求1.按照實驗講義P146頁中的設(shè)計要求，增加線程調(diào)度算法的選擇策略，使系統(tǒng)可以在時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度和四級反饋隊列調(diào)度之間切換，并且實現(xiàn)四級反饋隊列調(diào)度算法，給出關(guān)鍵函數(shù)的代碼以及實驗結(jié)果。2.在GeekOS中實現(xiàn)信號量，使用信號量保證用戶程序運行時的線程同步，給出關(guān)鍵函數(shù)的代碼以及實驗結(jié)果。三、實驗過程及結(jié)果答：1、進程間的調(diào)度實現(xiàn)：Get_Next_Runnable代碼如下：structKernel_Thread*Get_Next_Runnable(void){ structKernel_Thread*best=0; inti,best_index_queue=-1; if(g_schedulingPolicy==ROUND_ROBIN){ structKernel_Thread*best_in_queue=NULL; for(i=0;i<MAX_QUEUE_LEVEL;i++){ best_in_queue=Find_Best(&s_runQueue[i]); if(best==NULL){ best=best_in_queue; best_index_queue=i; }elseif(best_in_queue!=NULL){ if(best_in_queue->priority>best->priority){ best=best_in_queue; best_index_queue=i; } } } }elseif(g_schedulingPolicy==MULTILEVEL_FEEDBACK){ if(g_currentThread->priority!=PRIORITY_IDLE){ if(g_currentThread->blocked&&g_currentThread->currentReadyQueue>0) g_currentThread->currentReadyQueue--; } for(i=0;i<MAX_QUEUE_LEVEL;i++){ best=Find_Best(&s_runQueue[i]); best_index_queue=i; if(best!=NULL) break; } if(best->currentReadyQueue<MAX_QUEUE_LEVEL-1) best->currentReadyQueue++; } KASSERT(best!=NULL); Remove_Thread(&s_runQueue[best_index_queue],best); returnbest;}結(jié)果如圖：#include<sched.h>#include<sema.h>#include<string.h>intmain(intargc,char**argv){ inti,j; /*loopindex*/ intscr_sem; /*idofscreensemaphore*/ inttime; /*currentandstarttime*/ intping,pong; /*idofsemaphorestosyncprocessesb&c*/ time=Get_Time_Of_Day(); scr_sem=Create_Semaphore("screen",1);/*registerforscreenuse*/ ping=Create_Semaphore("ping",1); pong=Create_Semaphore("pong",0); for(i=0;i<5;i++){ P(ping); for(j=0;j<35;j++); time=Get_Time_Of_Day()-time; P(src_sem); Print("ProcessPongisdoneattime:%d\n",time); V(src_sem); V(pong); } time=Get_Time_Of_Day()-time; P(scr_sem); Print("ProcessPongisdoneattime:%d\n",time); V(scr_sem); return(0);}結(jié)果如圖：四、實驗分析1.調(diào)度：MLF調(diào)度算法的主要思想是系統(tǒng)有多個就緒隊列，每個隊列對應(yīng)相應(yīng)優(yōu)先級，第一隊列的優(yōu)先級最高，然后優(yōu)先級逐漸降低。同時給高優(yōu)先級的任務(wù)分配較短的時間片，給低優(yōu)先級的任務(wù)分配較長的時間片。對于同一優(yōu)先級的任務(wù)，采用FCFS調(diào)度算法。如果把優(yōu)先級隊列數(shù)量降低到一，則MLF算法退化為RoundRobin調(diào)度算法。MLF調(diào)度算法最大的問題是會導(dǎo)致饑餓問題，因為低優(yōu)先級的任務(wù)有可能會長時間得不到執(zhí)行，所以在實際的操作系統(tǒng)中，調(diào)度器會給長時間未執(zhí)行的任務(wù)動態(tài)的提高優(yōu)先級，避免饑餓現(xiàn)象。由實驗分析可知，在短作業(yè)情況下，mlf調(diào)度相較于rr縮短了三分之一的執(zhí)行時間，優(yōu)越性明顯。2.信號量信號量的目的是保障進程的同步或互斥，若信號量為1，則確?；コ?。因為當(dāng)爭搶一個臨界資源時，首先獲取到信號量的進程會把信號量減少為0，其余進程請求該資源時候必須要等待該進程釋放才能獲取。如果信號量為0時，則是保障進程的同步。因為當(dāng)某一個信號量執(zhí)行到某一步時，該信號量為0，進程阻塞掉，必須要等待其他的進程增加該信號量才能繼續(xù)執(zhí)行，從而實現(xiàn)了進程間的同步。五、所遇問題及解決方法經(jīng)過這次試驗，我對操作系統(tǒng)中進程的調(diào)度算法和調(diào)度過程、尤其是對基于時間片輪轉(zhuǎn)的進程多級反饋算法有了更深的理解，對使用P、V操作來進行進程間的同步與互斥過程也有了更深的體會。實驗中，首先就是要求我們實現(xiàn)調(diào)度算法的選擇策略，使系統(tǒng)可以在時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度和四級反饋隊列調(diào)度之間切換。由于大部分代碼老師都已經(jīng)給出，所以只需實現(xiàn)一個取得下一個運行線程的函數(shù)，實現(xiàn)高優(yōu)先隊列為空時繼續(xù)在低優(yōu)先級中查找就可以了。代碼編寫不是很難，只要能基本了解了思想和結(jié)構(gòu)就可以編寫。對于實現(xiàn)進程間的同步和互斥，只需要利用P、V操作實現(xiàn)對臨界資源的保護即可。雖然在過程中遇到很多困難，但所幸在老師同學(xué)們的幫助下，以及自己查資料，還是完成了實驗項目。其次，也是同過這幾次操作系統(tǒng)實驗讓我對計算機操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)有了一個新的認(rèn)識，通過這次實驗又一次讓理論運用于實踐，而實踐是需要系統(tǒng)的知識，去分析設(shè)計一個完整的東西，因此不僅是某個具體的細(xì)節(jié)自己要知道，還要了解好全局，一個小問題都有可能使得實驗失敗。

總之，這次實驗讓我學(xué)習(xí)了很多，通過這次實驗設(shè)計，讓我對整個系統(tǒng)有了更深的了解，雖然還有很多地方還沒有完全明白，比如說，如何進行進程調(diào)度,如何處理中斷，如何管理內(nèi)存，因為后面幾個Project都沒有完全做出來，是個遺憾。但也是通過這次實驗讓我認(rèn)識到自己還有很多不足的地方，在以后的學(xué)習(xí)中得以加強。對這次驗的啟示自己總結(jié)以下