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1、操作系统实验报告学院：计算机与通信工程学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：成绩： 2014年 1 月 1 日阳气决定着脏腑的工作能力，而脏腑的工作能力又决定着身体的健康状况和寿命，所以说，想要身体好一点，寿命长一点，就要学会保护好我们的阳气，增加阳气。健康人晒晒太阳，就能吸收到充足的阳气了，但对于老年人和体质特别虚弱的人来说，恐怕吸收来的阳气也不够解燃眉之急的实验一 线程的状态和转换（5分）1 实验目的和要求目的：熟悉线程的状态及其转换，理解线程状态转换与线程调度的关系。要求：（1）跟踪调试EOS线程在各种状态间的转换过程，分析EOS中线程状态及其转换的相关源代码；（2）修改
2、EOS的源代码，为线程增加挂起状态。2 完成的实验内容2.1 EOS线程状态转换过程的跟踪与源代码分析（分析EOS中线程状态及其转换的核心源代码，说明EOS定义的线程状态以及状态转换的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等）1.EOS 准备了一个控制台命令“loop ”，这个命令的命令函数是 ke/sysproc.c 文件中的ConsoleCmdLoop 函数（第797行 ，在此函数中使用 LoopThreadFunction 函数（第755 行）创建了一个优先级为 8 的线程（后面简称为“loop 线程”），该线程会在控制台中不停的（死循环）输出该线程的ID和
3、执行计数，执行计数会不停的增长以表示该线程在不停的运行。loop命令执行的效果可以参见下图： 2. 线程由阻塞状态进入就绪状态 （1）在虚拟机窗口中按下一次空格键。 （2）此时EOS会在PspUnwaitThread函数中的断点处中断。在“调试”菜单中选择“快速监视”，在快速监视对话框的表达式编辑框中输入表达式“*Thread”，然后点击“重新计算”按钮，即可查看线程控制块（TCB）中的信息。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中；StartAddr域的值为
4、IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。（3）关闭快速监视对话框，激活“调用堆栈”窗口。根据当前的调用堆栈，可以看到是由键盘中断服务程序（KdbIsr）进入的。当按下空格键后，就会发生键盘中断，从而触发键盘中断服务程序。在该服务程序的最后中会唤醒控制台派遣线程，将键盘事件派遣到活动的控制台。（4）在“调用堆栈”窗口中双击PspWakeThread函数对应的堆栈项。可以看到在此函数中连续调用了PspUnwaitThread函数和PspReadyThread函数，从而使处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态。 （5）在“调用堆栈”窗口中双击PspUnwa
5、itThread函数对应的堆栈项，先来看看此函数是如何改变线程状态的。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对话框中观察“*Thread”表达式的值。此时State域的值为0（Zero），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程已经处于游离状态，并已不在任何线程状态的队列中。仔细阅读PspUnwaitThread函数中的源代码，理解这些源代码是如何改变线程状态的。 （6）按F5继续执行，在PspReadyThread函数中的断点处中断。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对话框中观察“*Thread”表达式的值。此时Sta
6、te域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程已经处于就绪状态，并已经被放入优先级为24的就绪队列中 3.线程由运行状态进入就绪状态 （1）按F5继续执行，在PspSelectNextThread函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程仍然处于运行状态，由于只能有一个处于运行状态的线程，所以这个线程不在任何线程状
7、态的队列中；StartAddr域的值为LoopThreadFunction，说明这个线程就是loop线程。注意，在本次断点被命中之前，loop线程就已经被中断执行了，并且其上下文已经保存在线程控制块中。 （2）按F10单步调试，直到对当前线程的操作完成（也就是花括号中的操作完成）。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值。其中State域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明loop线程已经进入了就绪状态，并已经被放入优先级为8的就绪队列中。仔细阅读PspSelectNextThread函数这个花
8、括号中的源代码，理解这些源代码是如何改变线程状态的，并与PspReadyThread函数中的源代码进行比较，说明这两段源代码的异同，体会为什么在这里不能直接调用PspReadyThread函数。 4.线程由就绪状态进入运行状态 （1）按F5继续执行，在PspUnreadyThread函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*Thread”表达式的值。其中State域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程处于就绪状态，并在优先级为24的就绪队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThrea
9、d，说明这个线程就是控制台派遣线程。（2）关闭快速监视对话框后，在“调用堆栈”窗口中激活PspSelectNextThread函数对应的堆栈项，可以看到在PspSelectNextThread函数中已经将PspCurrentThread全局指针指向了控制台派遣线程，并在调用PspUnreadyThread函数后，将当前线程的状态改成了Running。（3）在“调用堆栈”窗口中激活PspUnreadyThread函数对应的堆栈项，然后按F10单步调试，直到返回PspSelectNextThread函数并将线程状态修改为Running。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”
10、表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明控制台派遣线程已经处于运行状态了。接下来，会将该线程的上下文从线程控制块（TCB）复制到处理器的各个寄存器中，处理器就可以从该线程上次停止运行的位置继续运行 5.线程由运行状态进入阻塞状态. （1）按F5继续执行，在PspWait函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntr
11、y的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程仍然处于运行状态；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。（2）按F10单步调试，直到左侧的黄色箭头指向代码第248行。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明控制台派遣线程已经处于阻塞状态了，并在某个同步对象的等待队列中。第248行代码可以触发线程调度功能，会中断执行当前已经处于阻塞状态的控制台派遣线程，并将处理器上下文
12、保存到该线程的线程控制块。2.2为线程增加挂起状态的实现（给出实现方法的简要描述、源代码、测试和结果等） 1.为线程增加挂起状态 （1）删除之前添加的所有断点。 （2）按F5启动调试。 （3）待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“loop”后按回车。此时可以看到loop线程的执行计数在不停增长，说明loop线程正在执行。记录下loop线程的ID。 （4）按Ctrl+F2切换到控制台2，输入命令“suspend 31”（如果loop线程的ID是31）后按回车。命令执行成功的结果如下图所示。 （5）按Ctrl+1切换回控制台1，可以看到由于loop线程已经成功被挂起，其执行计数已经停止增长了
13、。此时占用处理器的是EOS中的空闲线程。 2.完成Resume原语后，可以先使用suspend命令挂起loop线程，然后在控制台2中输入命令“Resume 31”（如果loop线程的ID是31）后按回车。命令执行成功的结果如下图所示。如果切换回控制台1后，发现loop线程的执行计数恢复增长就说明Resume原语可以正常工作。设计代码STATUSPsResumThread(IN HANDLE hThread)STATUS Status;BOOL IntState;PTHREAD Thread;Status = ObRefObjectByHandle(hThread, PspThreadType,
14、 (PVOID*)&Thread);if (EOS_SUCCESS(Status) IntState = KeEnableInterrupts(FALSE);/ 关中断if (Zero = Thread-State) ListRemoveEntry(&Thread-StateListEntry);PspReadyThread(Thread);PspThreadSchedule();Status = STATUS_SUCCESS; else Status = STATUS_NOT_SUPPORTED;KeEnableInterrupts(IntState);/ 开中断ObDerefObject(
15、Thread);return Status;1. 首先调用 ListRemoveEntry 函数将线程从挂起线程队列中移除。 2. 然后调用 PspReadyThread 函数将线程恢复为就绪状态。 3. 最后调用 PspThreadSchedule 宏函数执行线程调度，让刚刚恢复的线程有机会执行。3 其他需要说明的问题 实验二 进程的同步（7分）1 实验目的和要求目的：理解进程同步的原理和意义，掌握信号量的实现方法和应用。要求：（1）使用EOS的信号量，实现生产者-消费者问题； （2）跟踪调试EOS信号量的工作过程，分析EOS信号量实现的源代码；（3）修改EOS信号量的实现代码，使之支持等待超时唤醒和批量释放功能。2 完成的实验内容2.1 使用EOS的信号量实现生产者-消费者问题（简要说明使用EOS的信号量解决生产者-消费者问题的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪、测试与思考等）EOS使用CreateThread
