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SLUGS
最近刚做了最后一次实验，实现多线程同步（多线程对同一个缓冲区的使用问题），涉及到信号量的设计，这正是我知识点盲区，所以写得有点久了。
下面进入正题（开始抄老师ppt）。
实验内容
实现信号量
编辑文件kernel/sem.c，实现如下四个函数
int sys_sem_create(int value)value是信号量的初值
分配内存要用kmalloc，不能用malloc！
成功返回信号量ID，否则返回-1
int sys_sem_destroy(int semid)
释放内存要用kfree，不能用free！
成功返回0，否则返回-1
int sys_sem_wait(int semid)
P操作，要用save_flags_cli/restore_flags和函数sleep_on
成功返回0，否则返回-1
int sys_sem_signal(int semid)
V操作，要用save_flags_cli/restore_flags和函数wake_up
成功返回0，否则返回-1
把这四个函数做成系统调用，分别是sem_create/destroy/wait/signal设计生产者/消费者
- ①在图形模式下将屏幕沿垂直方向分成N份，作为N个缓冲区。其次，创建两个线程，其中一个是生产者，负责生成随机数并填到缓冲区中；另一个线程是消费者，负责把缓冲区中的随机数进行排序
- 生产者生成随机数后，要画到缓冲区
- 消费者完成排序之后，要清除缓冲区
- ②创建一个控制线程，用键up/down控制生产者的优先级，用键right/left控制消费者的优先级
- 把控制线程的静态优先级设置到最高，以保证控制效果
- 在屏幕上用进度条动态显示生产者和消费者的静态优先级
预备知识
信号量
关于信号量
可以参考文章: Linux 0.11下信号量的实现和应用
EPOS互斥
- EPOS运行于单CPU的计算机上 –内核可以用开关中断实现互斥
- 中断的开关由EFLAGS中的IF位决定，指令如下：
- sti，IF=1 中断打开
- cli，IF=0 中断关闭
EFLAGS组成如下：
EPOS提供的中断API：
- 保存EFLAGS的值到一个变量flags中，然后IF=0
save_flags_cli(flags)
- 把变量flags的值恢复到EFLAGS中
restore_flags(flags)
Sample:
线程睡眠/唤醒API
睡眠
void sleep_on(struct wait_queue **head)
参数head是睡眠队列的头指针
唤醒void wake_up(struct wait_queue **head, int n)
参数n表示要唤醒的线程个数，n小于0表示唤醒该队列中的所有线程
sleep_on和wake_up必须在关中断环境中运行，即用save_flags_cli/restore_flags保护Sample:
实验步骤
信号量系统调用实现
kernel\kernel.h中定义结构体类型
Semaphore，并声明需要用到的相关全局变量，并且声明系统调用服务例程函数需要对
Semaphore结构体类型说明的是：
①Sem_t为struct Semaphore的别名
②id来自于GSID的值，作用是标识唯一的信号量结构体，后面通过它来寻找对应的信号量结构体首地址
③val是信号量的值，在每一次P/V操作后会增1/减1
④wq 是存放要使用该信号量的线程的等待队列的头指针
⑤next使用next指针把所用信号量串成一个单向链表。在\kernel\sem.c中完成对全局变量的初始化，以及对系统调用服务例程函数的实现:
注：AddrSem(sid)可以得到id为sid的信号量x地址，但使用AddrSem(sid-1)来得到链表中信号量x的前一个信号量地址是有缺陷的，因为sid-1的信号量可能已被destroy。但本实验不涉及这个问题，你可以采用AddrSem(sid-1)先得到sid-1的信号量地址Y，然后Y->next自然便是信号量x的地址。
系统调用的添加，参考前几次实验的添加步骤，大致如下：
\userapp\include\syscall.h声明系统调用API
\userapp\lib\syscall-wrapper.S定义封装例程
\include\syscall-nr.h定义系统调用号
\kernel\kernel.h声明系统调用服务例程函数sys_xxx
\kernel\sem.c实现系统调用服务例程函数
\kernel\machdep.c在系统调用分发函数syscall()中根据系统调用号加入SYSCALL_xxx分支。 跳过。
生产者/消费者设计
后面主要是创建线程，使用线程，画图之类的折腾，略述。
\userapp\main.c中，声明全局变量，信号量ID，buffer大小
注：互斥信号量数量取决于buffer的数量，这样可使生产者在填充新的缓冲区同时，可以让消费者清除旧的缓冲区（针对多消费者多生产者情况）。若只一个，那么只有等生产者线程填充完新的缓冲区，消费者才能清除旧的缓冲区，尽管两者使用的缓冲区并不是同一个。即使生产者线程用完了自己的时间片，由于共用了同一互斥信号量，消费者线程得到时间片也进不了临界区，直到生产者线程完成新缓冲区的填充。
下面说说生产者与消费者线程函数的创建，模板如下（具体代码见尾部）:
生产者线程函数模板：
消费者线程函数模板：
实验结果
感谢
感谢洪明坚老师的ppt，感谢学长们的实验报告，感谢网上大神的笔记。