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1、计算机操作系统实验-线程调度的优化与控制 作者： 日期：西北工业大学 操作系统实验 实验报告 一、实验目的掌握GeekOS系统的线程调度算法以及线程同步与互斥方法，实现线程调度的优化与控制。二、实验要求1. 按照实验讲义P146页中的设计要求，增加线程调度算法的选择策略，使系统可以在时间片轮转调度和四级反馈队列调度之间切换，并且实现四级反馈队列调度算法，给出关键函数的代码以及实验结果。2. 在GeekOS中实现信号量，使用信号量保证用户程序运行时的线程同步，给出关键函数的代码以及实验结果。三、实验过程及结果答：1、进程间的调度实现：Get_Next_Runnable代码如下：struct Ke
2、rnel_Thread* Get_Next_Runnable(void)struct Kernel_Thread* best = 0;int i, best_index_queue = -1;if (g_schedulingPolicy = ROUND_ROBIN) struct Kernel_Thread* best_in_queue = NULL;for (i = 0; i priority best-priority) best = best_in_queue;best_index_queue = i; else if (g_schedulingPolicy = MULTILEVEL_F
3、EEDBACK) if ( g_currentThread-priority != PRIORITY_IDLE )if ( g_currentThread-blocked & g_currentThread-currentReadyQueue 0 ) g_currentThread-currentReadyQueue-;for (i = 0; i currentReadyQueue currentReadyQueue+;KASSERT(best != NULL);Remove_Thread(&s_runQueuebest_index_queue, best);return best;结果如图：
4、2、信号量操作P、V操作代码如下：int P(int sid)if(!validateSID(sid)return EINVALID;bool atomic = Begin_Int_Atomic();if(g_Semaphoressid.resources = 0)Wait(&g_Semaphoressid.waitingThreads);KASSERT(g_Semaphoressid.resources = 1);KASSERT(0 g_Semaphoressid.resources);g_Semaphoressid.resources-;End_Int_Atomic(atomic);ret
5、urn 0;int V(sid)if(!validateSID(sid)return EINVALID;bool atomic = Begin_Int_Atomic();g_Semaphoressid.resources+;if(g_Semaphoressid.resources = 1)Wake_Up_One(&g_Semaphoressid.waitingThreads);End_Int_Atomic(atomic);return 0;修改后的Ping.c代码如下：#include #include #include #include #include int main(int argc
6、, char * argv) int i,j ; /* loop index */ int scr_sem; /* id of screen semaphore */ int time; /* current and start time */ int ping,pong;/* id of semaphores to sync processes b & c */ time = Get_Time_Of_Day(); scr_sem = Create_Semaphore (screen , 1) ; /* register for screen use */ ping = Create_Sema
7、phore (ping , 1) ; pong = Create_Semaphore (pong , 0) ; for (i=0; i 5; i+) P(pong); for (j=0; j 35; j+); time = Get_Time_Of_Day() - time; P(src_sem); Print(Process Ping is done at time: %dn,time); V(src_sem); V(ping); time = Get_Time_Of_Day() - time; P (scr_sem) ; Print (Process Ping is done at time
8、: %dn, time) ; V(scr_sem); Destroy_Semaphore(pong); Destroy_Semaphore(ping); Destroy_Semaphore(scr_sem); return (0);修改后的Pong.c代码如下：#include #include #include #include #include int main(int argc , char * argv)int i,j ; /* loop index */int scr_sem; /* id of screen semaphore */int time; /* current and
9、start time */int ping,pong;/* id of semaphores to sync processes b & c */time = Get_Time_Of_Day();scr_sem = Create_Semaphore (screen , 1) ; /* register for screen use */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
10、_Time_Of_Day() - time;P(src_sem);Print(Process Pong is done at time : %dn,time);V(src_sem);V(pong);time = Get_Time_Of_Day() - time;P (scr_sem) ;Print (Process Pong is done at time: %dn, time) ;V(scr_sem);return (0);结果如图：四、实验分析1.调度：MLF调度算法的主要思想是系统有多个就绪队列，每个队列对应相应优先级，第一队列的优先级最高，然后优先级逐渐降低。同时给高优先级的任务分配较
11、短的时间片，给低优先级的任务分配较长的时间片。对于同一优先级的任务，采用FCFS调度算法。如果把优先级队列数量降低到一，则MLF算法退化为Round Robin调度算法。MLF调度算法最大的问题是会导致饥饿问题，因为低优先级的任务有可能会长时间得不到执行，所以在实际的操作系统中，调度器会给长时间未执行的任务动态的提高优先级，避免饥饿现象。由实验分析可知，在短作业情况下，mlf调度相较于rr缩短了三分之一的执行时间，优越性明显。2.信号量信号量的目的是保障进程的同步或互斥，若信号量为1，则确保互斥。因为当争抢一个临界资源时，首先获取到信号量的进程会把信号量减少为0，其余进程请求该资源时候必须要等
12、待该进程释放才能获取。如果信号量为0时，则是保障进程的同步。因为当某一个信号量执行到某一步时，该信号量为0，进程阻塞掉，必须要等待其他的进程增加该信号量才能继续执行，从而实现了进程间的同步。五、所遇问题及解决方法经过这次试验，我对操作系统中进程的调度算法和调度过程、尤其是对基于时间片轮转的进程多级反馈算法有了更深的理解，对使用P、V操作来进行进程间的同步与互斥过程也有了更深的体会。实验中，首先就是要求我们实现调度算法的选择策略，使系统可以在时间片轮转调度和四级反馈队列调度之间切换。由于大部分代码老师都已经给出，所以只需实现一个取得下一个运行线程的函数，实现高优先队列为空时继续在低优先级中查找就可以了。代码编写不是很难，只要能基本了解了思想和结构就可以编写。对于实现进程间的同步和互斥，只需要利用P、V操作实现对临界资源的保护即可。虽然在过程中遇到很多困难，但所幸在老师同学们的帮助下，以及自己查资料，还是完成了实验项目。其次，也是同过这几次操作
