xv6 锁实现

实验

  struct spinlock lk;
  initlock(&lk, "test lock");
  acquire(&lk);
  acquire(&lk);

Q. 执行上面代码时,将会发生什么现象? A. 两次调用acquire()时,在第二次调用将会检查,导致走到panic("acquire").线程将会退出.

实验: ide.c中的中断

1. 在xv6中,我们使用了idelock来保护idequeue.
2. idelock是一个自旋锁,而我们知道在自旋锁中,中断是被关闭的.
3. 如果在ide.c/iderw()中,acquire()之后加入sti(),release()之前加入sti().重新编译运行xv6,查看现象.
4. 现象: xv6启动时发生了panic,查看错误信息发现是因为重复获取锁.
5. 查看acquire()代码中的holding()函数的判断逻辑,发现自旋锁是以CPU持有的.
6. 换句话说,Core A上的线程T1持有自旋锁L后,该自旋锁L将会和Core A相绑定.
7. 如果此时线程T1被调度,Core A运行一个新的线程T2,而T2同样去获取锁L的话,将会出现panic acquire.因为在此之前Core A已经持有了锁L,并且还未释放.
8. 即使没有新的线程在Core A上去尝试获取锁L,如果线程T1被调度到另外一个Core B上去运行,在T1尝试释放锁L时,将会发生panic release.因为此时锁L所绑定的Core是Core A.

file.c中的中断

1. 前一个实验中,我们修改了idelock的获取和释放,结果发现系统基本无法启动.
2. 这个实验中,我们对file.c中的file_table_lock,重复这样的实验,观看一下现象.
3. file_table_lock这个锁主要是用于保护ftable这样一个数据结构.其中保存了整个系统可以打开的文件总数.
4. 修改函数filealloc()在acquire()之后增加sti().在两处release()之前增加cli().还需要增加头文件x86.h.
5. 重新编译运行xv6.
6. 一般来讲,xv6将不会崩溃,请解释为什么?查看filealloc()的调用者,可能会有帮助.
7. 查看源码发现,filealloc()主要是由open和pipe系统调用来使用.因此在xv6启动过程中不会发生什么意外.
8. 可以预见,如果发生多个线程同时打开文件,那么就有条件竞争的可能.后果可能导致多个线程使用了同一个file结构体.导致打开文件出现意想不到的问题.
9. 如果在sti()后,发生进程调度,那么很明显release(&ftable.lock)会panic.

xv6 锁实现

Q: 在xv6的锁视线中,release()为什么要在清理lk->locked之前,清理lk->pcs[0]和lk->cpu?为什么可不可以挪到后面? A: 显然是不行的.因为lk->locked一旦释放,那么锁就可能被其他线程抢走,在其他线程抢走锁之后,再修改锁的内容无疑是非常危险的.