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操作系统课程设计

实验名称：Priority-schedulingTask2

一、实验内容

1.解决由lock造成的优先级反转问题；

2.在实验二的基础上，加入优先级捐赠机制，防止系统在高优先级线程所

需资源被低优先级线程占有时出现优先级反转问题；

3.通过本实验的完成，熟悉优先级捐赠算法，锻炼自己修改内核代码的能

力。

二、分析及设计

1.实现优先级捐赠问题，首先需要考虑保存原优先级的问题：因此需

要定义一个包含原先优先级和被捐赠时捐赠者需要什么锁两个成员的结

构体pri_stack，并在thread结构体中加入类型为structpri_stack的

成员；考虑到多重捐赠的情况，该成员是栈结构；

2.在thread结构体中加入block_sema、block_lock两个成员，分别

记录被哪个信号量阻塞、在等待哪个lock；

3.修改init_thread()函数，使其在初始化时同时初始化这些新加入

的成员；

4.在调用thread_set_priority()时，为了保证线程在捐赠完毕时其

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优先级回到新的优先级，在该函数中加入对线程是否被捐赠过的判断，

若是，只修改栈底存储的优先级；否则，修改线程当前优先级，并执行

第二次实验中加入的当前优先级确认；

5.在PV操作中，当调用P操作时，若此时该信号量为0，应在线程的

block_sema成员中记录当前被哪个信号量阻塞；当调用V操作时，需

在调用thread_unblock()后置空线程的block_sema；

6.在锁的acquire和release操作中，当线程发起对锁的索取时，需先

判断该锁对应的信号量是否为0，若是，则说明已被占用，这时应在线

程的block_lock成员中保存阻塞该线程的锁，并调用优先级捐赠函数；

7.而在释放锁的时候，如果该线程被捐赠过，会出现三种情况：该锁

在线程被捐赠栈的栈顶，则还原优先级，删除记录；该锁既不在栈顶也

不在栈底，直接删除记录；该锁在栈底，将栈底优先级赋值给其上一层

后，删除记录；

8.在实现优先级捐赠函数时，需要考虑被捐赠者是否在ready_list

中，若是，需调整其在ready_list中的位置。同时，我们还需考虑被

捐赠者是否在block_list中，若是，且被捐赠者也被某个锁阻塞，此

时调整其在信号量等待队列中的位置，并触发递归捐赠。

三、详细实现

1.在thread.h中加入结构体pri_stack，用于保存被捐赠前线程的

优先级以及被捐赠时捐赠者所需的锁。

2.修改thread.h中的thread结构体，为其加入保存步骤1中的数

据的栈，同时加入两个成员block_sema和block_lock