NachOS线程ID的实现、最大线程数的实现和优先级的添加

NachOS线程ID的实现、最大线程数的实现和优先级的添加

1.实验目的

（1）通过阅读相关源码，掌握NachOS运行原理和编译方法；

（2）完善NachOS下线程描述的内容。

2.实验内容

（1）为NachOS线程添加线程ID，并设置系统最大线程数；

（2）为NachOS线程调度添加优先级，为实现基于优先级的调度做准备。

3.实验方法（实验步骤）

（1）理解NachOS线程的运行与调度原理，找到需要修改的代码（注：以下所有修改代码的部分，均是由vim修改完成）；

（2）对thread.h进行修改：在头文件处定义线程最大数MAX_SIZE、状态数组Tstatus[]、当前线程数量值threadNUM；在私有区域定义变量tid线程号和priority优先级；在共有区域定义方法getid()；

（3）对thread.cc进行修改：在原构造函数Thread::Thread(char* threadName)内进行修改，判断是否达到最大线程数，并记录每个线程的状态信息（名字、tid号、优先级值），最后输出；在测试函数Thread::SelfTest()内进行修改，创建线程一定数量的线程数组，使其调用原构造函数创建线程，同时输出每个线程的状态信息；

（4）对NachOS进行重新编译运行，观察运行结果。

4.实验过程

（1）在thread.h中增添线程的成员变量和成员方法，在头文件处：定义最大线程数MAX_SIZE为128（即规定最大线程数为128）、大小为MAX_SIZE的线程状态数组Tstatus[]，同时初始化为0（状态为1时该线程号已被使用，状态为0时该线程号未被使用）、 当前线程数量值threadNUM初始化为0；在私有区域定义变量线程号tid、线程优先级priority（tid、priority均为每个线程独有的）；在公共区域定义方法getName()返回每个线程的线程号，这里没有定义返回priority的方法，因为priority是在构造函数中进行赋值的，如下图所示：

（2）对thread.cc中的原构造函数进行修改：使用if判断语句判断下一次的线程数值（threadNUM）是否超过规定的最大值128（MAX_SIZE），如果超过则输出“最大线程数为128”，同时调用ASSERT()函数打断程序执行；如果未超过最大线程数则执行for循环语句：从i=0开始判断，直到判断出未被使用的线程号（Tstatus[i]==0），然后将i+1赋给该线程的tid，即this->tid=i+1（因为是从0开始循环判断的，所以tid需要加1），同时使用rand()函数产生了一个0到10的随机数赋给该线程的优先级priority，即this->priority=rand()%(11)，之后将该线程的状态置为1，即Tstatus[i]=1，（该线程号已被使用了，所以将其状态置为1）；在函数最后设置输出语句cout，调用getName()、getid()函数输出该线程的名字和tid号，同时输出该线程的优先级值this->priority（因为输出优先级值是直接输出的，就没有在thread.h中创建get方法），如下图所示：

（3）对thread.cc中的测试函数进行修改：在测试函数中定义一个大小为124的线程数组，然后for循环中每个元素都调用原构造函数创建线程，因为在程序运行中会产生另外四个线程，第一个是main线程，第二个是postal worker线程，第三和第四个是ping线程，所以在测试函数中创建124个线程加上原本的4个线程正好到达线程最大数128，如下图所示：

（4）对NachOS进行重新编译运行，观察运行结果，结果如下图所示：

注1：实验环境：Ubuntu14.04

注2：该实验只实现了：为NachOS线程添加线程ID，并设置系统最大线程数，同时添加线程的优先级，有关于线程的基于优先级的调度会在下一篇文章内实现。