thread

Uthread: switching between threads

In this exercise you will design the context switch mechanism for a user-level threading system, and then implement it. To get you started, your xv6 has two files user/uthread.c and user/uthread_switch.S, and a rule in the Makefile to build a uthread program. uthread.c contains most of a user-level threading package, and code for three simple test threads. The threading package is missing some of the code to create a thread and to switch between threads.

您的工作是制定一个计划来创建线程并保存/恢复寄存器以在线程之间切换，并实施该计划。当你完成后， make grade 应该说你的解决方案通过了 uthread 测试。

思路

ra 是 caller-saved，无需特殊处理，在调用前会自动更新 ra：auipc   ra,0x0

仅需要保存/恢复被调用者保存寄存器，以及ra——用于调度

增加一个结构体 ucontext，保存callee-saved寄存器与ra

创建用户线程时需要初始化 state、上下文中的 ra、sp 等等

sp 需要这样初始化，得加个SIZE：

Using threads

思路

使用细粒度的锁可以避免某些锁争用：以 bucket 为单位

使用了：

Barrier

分析

要求：必须等待指定数量的线程调用 barrier，才可唤醒所有线程继续工作；同时，会进行多轮的 barrier 调用，每一轮完成时需要更新轮次

• 上一轮的 nthread 计数会影响到下一轮，需要找个地方清空
• 存在多个线程调用同一个函数 barrier，但 nthread 计数和 轮次 必须只更新一次
• 跑得快的线程可能已经进入了下一轮，再次调用 barrier、修改了 nthread 后进入睡眠；跑的慢的进程如果此时还停留在上次 barrier 调用，修改 nthread 或者其他相关的变量，以更新数据进入下一轮，则会乱套
• 重复的 broadcast 会导致诸多伪唤醒，这个问题不大可以用while解决，但是其他问题就不好解决了

思路

• 所以最好是在最后一个线程抵达时就更新数据，我们在此时进入下一轮
• 然后直接唤醒其他线程，不进入睡眠
• 非最后一个线程睡眠被唤醒后就不修改任何数据，直接释放锁退出 barrier
• 由于不修改任何数据，不做任何操作，跑得快慢对轮次完全没有任何影响

最后的代码像这样：