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05-2-spoc-discussion.md

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#lec10 进程／线程控制spoc练习

SPOC个人练习

进程切换

(1)ucore的进程控制块数据结构是如何组织的？主要字段分别表示什么？有哪些函数对它进行了修改？有哪些函数用到它？

arch_proc_struct
mm_struct
need_resched
wait_state
run_link、list_link、hash_link

进程创建

(1)fork()的返回值是唯一的吗？父进程和子进程的返回值是不同的。请找到相应的赋值代码。

(2)新进程创建时的进程标识是如何设置的？请指明相关代码。

(3)fork()的例子中进程标识的赋值顺序说明进程的执行顺序。

(4)请在ucore启动时显示空闲进程（idleproc）和初始进程（initproc）的进程标识。

进程加载

(1)加载进程后，新进程进入就绪状态，它开始执行时的第一条指令的位置，在elf中保存在什么地方？在加载后，保存在什么地方？

进程等待与退出

(2)试分析wait()和exit()的结果放在什么地方？exit()是在什么时候放进去的？wait()在什么地方取到出的？

(3)试分析sleep()系统调用的实现。在什么地方设置的定时器？它对应的等待队列是哪个？它的唤醒操作在什么地方？

SPOC小组思考题

(1) (spoc)设计一个简化的进程管理子系统，可以管理并调度如下简化进程.给出了参考代码，请理解代码，并完成＂YOUR CODE"部分的内容．　可２个人一组

进程的状态

 - RUNNING - 进程正在使用CPU
 - READY   - 进程可使用CPU
 - WAIT    - 进程等待I/O完成
 - DONE    - 进程结束

进程的行为

 - 使用CPU, 
 - 发出YIELD请求,放弃使用CPU
 - 发出I/O操作请求,放弃使用CPU

进程调度

  • 使用FIFO/FCFS：先来先服务, 只有进程done, yield, io时才会执行切换
    • 先查找位于proc_info队列的curr_proc元素(当前进程)之后的进程(curr_proc+1..end)是否处于READY态，
    • 再查找位于proc_info队列的curr_proc元素(当前进程)之前的进程(begin..curr_proc-1)是否处于READY态
    • 如都没有，继续执行curr_proc直到结束

关键模拟变量

  • io_length : IO操作的执行时间
  • 进程控制块
PROC_CODE = 'code_'
PROC_PC = 'pc_'
PROC_ID = 'pid_'
PROC_STATE = 'proc_state_'
  • 当前进程 curr_proc
  • 进程列表：proc_info是就绪进程的队列（list），
  • 在命令行（如下所示）需要说明每进程的行为特征：（１）使用CPU ;(2)等待I/O
   -l PROCESS_LIST, --processlist= X1:Y1,X2:Y2,...
   X 是进程的执行指令数; 
   Ｙ是执行yield指令（进程放弃CPU,进入READY状态）的比例(0..100) 
   Ｚ是执行I/O请求指令（进程放弃CPU,进入WAIT状态）的比例(0..100)
  • 进程切换行为：系统决定何时(when)切换进程:进程结束或进程发出yield请求

进程执行

instruction_to_execute = self.proc_info[self.curr_proc][PROC_CODE].pop(0)

关键函数

  • 系统执行过程：run
  • 执行状态切换函数:　move_to_ready/running/done　
  • 调度函数：next_proc

执行实例

例1

$./process-simulation.py  -l 5:30:30,5:40:30 -c
Produce a trace of what would happen when you run these processes:
Process 0
  io
  io
  yld
  cpu
  yld

Process 1
  yld
  io
  yld
  yld
  yld

Important behaviors:
  System will switch when the current process is FINISHED or ISSUES AN YIELD or IO
Time     PID: 0     PID: 1        CPU        IOs 
  1      RUN:io      READY          1            
  2     WAITING    RUN:yld          1          1 
  3     WAITING     RUN:io          1          1 
  4     WAITING    WAITING                     2 
  5     WAITING    WAITING                     2 
  6*     RUN:io    WAITING          1          1 
  7     WAITING    WAITING                     2 
  8*    WAITING    RUN:yld          1          1 
  9     WAITING    RUN:yld          1          1 
 10     WAITING    RUN:yld          1          1 
 11*    RUN:yld       DONE          1            
 12     RUN:cpu       DONE          1            
 13     RUN:yld       DONE          1