8.内核级线程1
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2022-08-03
13:26:29
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内核级线程
难度系数：★★★★★
实验目的
深入理解线程和进程的区别；
全面实践进程、地址空间、程序执行体、PCB、调度、用户接口等操作系统概念；
获得在实际操作系统上设计与实现一个完整子系统的经验。
实验内容
1. 在Ubuntu下编写多线程的应用程序memtest.c，解决一个可并行运算的问题。
2. 在Linux0.11的进程管理基础上，按照POSIXThreads(https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/)标准实现内核级线程，使其能支持memtest.c的
运行
多线程应用
编写一个多线程的应用程序（memtest.c），采用多线程并发的方式进行“并行”运算。该程序要解决的问题是“内存测试”，即测试一段内存是否可
靠。这段内存在进程空间内分配，大小不应小于1MB。
内存测试算法
对任一被测内存单元，先写入一个数，再从该单元读出，比较写入和读出的数是否相等。如果相等，说明该单元功能正常，否则就不正常。对一个
单元，要用如下5种数据测试：
1. 全0，即0
2. 全1，即0xFF
3. 01010101，即0x55
4. 10101010，即0xAA
5. 随机数
主线程功能
主线程就是进程建立后直接拥有的线程。它用命令行方式和用户交互，接受用户的命令，进行相应的工作，打印状态信息。命令包括：
1. timesnumber：设置对每个内存单元进行测试的次数。number即次数。每次测试都要测完全部的5种数据。例如，命令“times5”表示对每个内
存单元，每种数据都要测5次。
2. threadnumber：设置进行测试工作的线程个数。number即个数。主线程并不算在number内。例如，命令“thread2”表示同时建立2个工作线程
进行并发测试。
3. go：按照设定的参数建立工作线程，开始测试。主线程仍然在命令行等待用户命令。
4. status：打印所有工作线程的工作状态，包括它们的当前进度和测试结果等。
5. abort：停止测试。让所有工作线程都退出。
6. exit：停止测试并退出程序。
工作线程功能
该程序始终只有主线程和用户交互，工作线程即不打印信息，也不读用户的输入。主线程和工作线程之间通过全局变量进行信息传递。工作线程唯
一的功能是对主线程分配给它的内存区间进行测试。
内核级线程
要做到，同一个进程下的各个线程之间要能共享除指令执行序列、栈、寄存器以外的一切资源。相关功能通过系统调用和函数库共同完成。系统调
用负责内核内的相关工作，其接口可自定义，直接实现在Linux0.11已有的源程序文件中。函数库（命名为pthread.c和pthread.h）和应用程序链接到
一起，对系统调用进行更高级别的封装，供应用程序直接调用。函数库应至少包含如下函数：
pthread_attr_init
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
用默认值初始化attr指向的pthread_attr_t结构。该数据是调用pthread_create()的第二个参数。pthread_attr_t主要定义了创建线程时需要用户提供的属性
信息，pthread_create()根据这些信息创建线程。属性的具体内容可完全自定义。
函数成功时返回0，出错时返回错误号。
pthread_create
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