Uthread: switching between threads
这个题还是对的起它 moderate 的难度了，如果认真看了 book-riscv-rev2.pdf 的 Scheduling 章节，以及看了这个 课程翻译，那么这题可以很快做出来，个人觉得 pdf 讲得更加清楚一些。
这个题甚至帮你把需要添加代码的地方都标注出来了，参照题目说明，主要有三步：
- 修改
thread_create来保证当thread_schedule第一次运行thread_create创建出来的线程时，该线程就会在自己的 stack 上执行传递给thread_create的函数，这里我们可以参照allocproc的实现，在thread_create标记出来的要我们添加代码的地方添加如下三行：
memset(&t->context, 0, sizeof(t->context));
t->context.ra = (uint64)func;
t->context.sp = (uint64)t->stack + STACK_SIZE;
- 保证
thread_switch会切换并保存寄存器，这里参照scheduler的实现即可，在注释标记的地方添加以下语句，并且在uthread_switch.S中实现thread_switch函数（照抄swtch即可）：
thread_switch((uint64)&t->context, (uint64)¤t_thread->context);
thread_switch:
/* YOUR CODE HERE */
sd ra, 0(a0)
sd sp, 8(a0)
sd s0, 16(a0)
sd s1, 24(a0)
sd s2, 32(a0)
sd s3, 40(a0)
sd s4, 48(a0)
sd s5, 56(a0)
sd s6, 64(a0)
sd s7, 72(a0)
sd s8, 80(a0)
sd s9, 88(a0)
sd s10, 96(a0)
sd s11, 104(a0)
ld ra, 0(a1)
ld sp, 8(a1)
ld s0, 16(a1)
ld s1, 24(a1)
ld s2, 32(a1)
ld s3, 40(a1)
ld s4, 48(a1)
ld s5, 56(a1)
ld s6, 64(a1)
ld s7, 72(a1)
ld s8, 80(a1)
ld s9, 88(a1)
ld s10, 96(a1)
ld s11, 104(a1)
ret /* return to ra */
- 修改
strcut thread来存储thread_switch时需要保存的寄存器，还是参照struct proc即可：
struct t_context {
uint64 ra;
uint64 sp;
// callee saved
uint64 s0;
uint64 s1;
uint64 s2;
uint64 s3;
uint64 s4;
uint64 s5;
uint64 s6;
uint64 s7;
uint64 s8;
uint64 s9;
uint64 s10;
uint64 s11;
};
struct thread {
char stack[STACK_SIZE]; /* the thread's stack */
int state; /* FREE, RUNNING, RUNNABLE */
struct t_context context;
};
这样修改之后就能通过 uthread 了。
Using threads
首先，注意 include <pthread.h> 应该在文件内容的最前面，否则 make ph 时容易出现意料之外的问题。
在多线程执行 ph 时，之所以会出现 xxx keys missing，是因为写的时候，假设有两个 put 进程，keys 的数量一共为 $100$，那么进程 $1$ 会负责写 $0\sim 49$，进程 $2$ 会负责写 $50\sim 99$，NBUCKET = 5，那么两个进程会往同一个 bucket 中写入 entry，这就是出现问题的原因。
假设进程 $1$ 执行 insert(1, 3, &table[1], table[1]);，进程 $2$ 执行 insert(6, 2, &table[1], table[1])，就会出现类似 kalloc 的 freelist 中，两个进程同时往链表插入头结点的情况。
解决方案很简单，针对要访问的 table[i] 加上互斥锁来保护即可，因此，我们需要一个互斥锁的数组 mutex，数组大小为 NBUCKET，需要访问 table[i]，就申请持有 mutex[i] 。
读取的时候不需要上锁，记得要先在 main 函数中初始化互斥锁。
Barrier
这个其实不难，只不过之前的 lab 让我有点害怕 moderate。。。
主要是要防止第二次 round 不会影响上一次的 round。我们保证每次，所有的线程都到达 barrier 之后才会增加一次 bstate.round。
static void barrier() {
// YOUR CODE HERE
//
// Block until all threads have called barrier() and
// then increment bstate.round.
//
// nthread 就是我们输入的第二个参数
pthread_mutex_lock(&bstate.barrier_mutex);
++bstate.nthread;
if (bstate.nthread == nthread) {
bstate.round += 1;
bstate.nthread = 0;
pthread_cond_broadcast(&bstate.barrier_cond);
} else {
pthread_cond_wait(&bstate.barrier_cond, &bstate.barrier_mutex);
}
pthread_mutex_unlock(&bstate.barrier_mutex);
}
其实一开始因为想着条件变量总会配合 while 循环，因此写了两个 while 循环，两个条件变量来实现，但是按上面的单纯 if 就可以实现了。