MIT-6.s081-OS Lab: locks

最新推荐文章于 2025-04-15 16:10:58 发布

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本文档记录了MIT 6.S081操作系统实验中关于内存分配器锁和缓冲区缓存的优化。实验目标是提高并发性能，通过为每个CPU设置独立的内存分配列表和锁来减少竞争。对于缓冲区缓存，采用了哈希表的分离链接策略，以提升并发访问效率。实验参考了相关代码仓库和讨论，以理解并实现并发控制策略。

代码：https://github.com/RedemptionC/xv6-riscv-6s081/tree/lock

本实验主要是重新设计锁，增加并行性

分别是为kmem和bcache设计

memory allocator

https://blog.youkuaiyun.com/RedemptionC/article/details/108127655 这里对kalloc做了一点基本的分析

他的设计是所有的cpu（NCPU为8，但是实际是3个）都使用一个freelist，这样lock contention就很高

要做的改进是为每一个cpu设置一个free list，每个freelist一个锁，这样不同的cpu就能独立的进行分配

首先修改结构体的定义，改为定义一个结构体数组：

struct kmem{
  struct spinlock lock;
  struct run *freelist;
};

struct kmem kmems[3];

然后在kinit中初始化三个锁，仍然用freerange将全部内存分配给调用它的cpu

void
kinit()
{

  printf("[kinit] cpu id %d\n",getcpu());
  for(int i=0;i<3;i++)
    initlock(&kmems[i].lock, "kmem");
  freerange(end, (void*)PHYSTOP);
}

其实这里如果将全部的内存均匀的分给每个cpu的freelist，会更好，但是不管怎样，都会面临这样一个问题：当前cpu的freelist为空，但是其他cpu的freelist不为空，此时就需要向其他cpu借内存

修改kalloc

void *
kalloc(void)
{
  // printf("[kalloc] cpu id %d\n",getcpu());
  // printkmem();
  struct run *r;
  int hart=getcpu();
  acquire(&kmems[hart].lock);
  r = kmems[hart].freelist;
  if(r)
    kmems[hart].freelist = r->next;
  release(&kmems[hart].lock);
  if(!r)
  {
    // 当前cpu对应的freelist为空 需要从其他cpu对应的freelist借
    r=steal(hart);
  }
  if(r)
    memset((char*)r, 5, PGSIZE); // fill with junk