0
00:00:00,000 --> 00:00:16,240


1
00:00:16,280 --> 00:00:17,560
各位同学大家好

2
00:00:17,600 --> 00:00:20,680
那我们今天呢给大家介绍一下lab7

3
00:00:20,720 --> 00:00:24,680
就是同步互斥上面的一些实验

4
00:00:24,720 --> 00:00:26,400
这是我们整体的一个介绍

5
00:00:26,440 --> 00:00:28,360
就是包括了总体的一个概述

6
00:00:28,400 --> 00:00:31,120
然后讲一下我们lab7要完成的

7
00:00:31,160 --> 00:00:32,120
这个同步互斥所需要的

8
00:00:32,160 --> 00:00:33,440
一些底层支撑

9
00:00:33,480 --> 00:00:34,760
以及两个关键的部分

10
00:00:34,800 --> 00:00:36,000
一个是信号量

11
00:00:36,040 --> 00:00:36,880
另外一个是管程

12
00:00:36,920 --> 00:00:38,440
和条件变量的设计

13
00:00:38,480 --> 00:00:40,200
最后呢我们想看看

14
00:00:40,240 --> 00:00:42,640
怎么基于这个管层和条件变量

15
00:00:42,680 --> 00:00:45,240
来设计我们这个哲学家就餐问题

16
00:00:45,280 --> 00:00:49,960
这是我们整个实验的部分

17
00:00:50,000 --> 00:00:53,080
第一部分是总体介绍

18
00:00:53,120 --> 00:00:55,000
那我们希望是达到是什么

19
00:00:55,040 --> 00:00:56,120
就是说 能够在

20
00:00:56,160 --> 00:00:57,600
我们的ucore操作系统里面呢

21
00:00:57,640 --> 00:00:59,680
来完成一个哲学家就餐问题

22
00:00:59,720 --> 00:01:02,480
这里面有目标练习和流程概述

23
00:01:02,520 --> 00:01:03,880
我们先看一下

24
00:01:03,920 --> 00:01:05,160
首先我们需要什么呢

25
00:01:05,200 --> 00:01:07,280
需要把这个信号量 条件变量

26
00:01:07,320 --> 00:01:09,200
以及建立信号量和条件变量

27
00:01:09,240 --> 00:01:12,480
所需要的禁止中断 定时器

28
00:01:12,520 --> 00:01:14,840
和等待队列呢 给大家做个介绍

29
00:01:14,880 --> 00:01:17,480
有了这些呢 我们会在内核里面

30
00:01:17,520 --> 00:01:19,760
再重新开始初始化

31
00:01:19,800 --> 00:01:22,320
然后呢 完成一个内核线程的

32
00:01:22,360 --> 00:01:24,480
一个哲学家的一个表述

33
00:01:24,520 --> 00:01:26,840
然后让这些多个内核线程呢

34
00:01:26,880 --> 00:01:29,680
来模拟哲学家就餐问题

35
00:01:29,720 --> 00:01:32,360
这就是我们整体的一个情况

36
00:01:32,400 --> 00:01:35,760
为此 我们看一下我们的目标

37
00:01:35,800 --> 00:01:37,040
就是这里面需要干什么呢

38
00:01:37,080 --> 00:01:38,560
首先你要理解一下

39
00:01:38,600 --> 00:01:40,280
操作系统内部的 这个同步互斥的

40
00:01:40,320 --> 00:01:41,720
基本的一个原理

41
00:01:41,760 --> 00:01:43,600
这是在我们这个原理课里面

42
00:01:43,640 --> 00:01:45,320
给大家做了介绍

43
00:01:45,360 --> 00:01:46,840
基于这些原理 我们看看

44
00:01:46,880 --> 00:01:48,920
怎么能够用我们这些

45
00:01:48,960 --> 00:01:49,800
操作系统提供的一些

46
00:01:49,840 --> 00:01:51,520
实现的一些技术

47
00:01:51,560 --> 00:01:54,200
比如说禁止中断 定时器

48
00:01:54,240 --> 00:01:55,320
和等待队列呢

49
00:01:55,360 --> 00:01:57,400
来支撑我们后续的

50
00:01:57,440 --> 00:01:58,960
信号量的设计与实现

51
00:01:59,000 --> 00:02:02,440
以及管程和条件变量设计与实现

52
00:02:02,480 --> 00:02:03,720
有了这些同步互斥的

53
00:02:03,760 --> 00:02:05,440
一些机制之后呢

54
00:02:05,480 --> 00:02:08,200
我们就可以来理解和完成

55
00:02:08,240 --> 00:02:09,600
哲学家就餐问题

56
00:02:09,640 --> 00:02:12,760
这是我们希望达到的目标

57
00:02:12,800 --> 00:02:15,160
为此呢 我们要完成练习

58
00:02:15,200 --> 00:02:18,240
包括了在内核里怎么实现信号量

59
00:02:18,280 --> 00:02:21,480
以及基于内核级信号量的

60
00:02:21,520 --> 00:02:23,480
哲学家就餐问题的一个表述

61
00:02:23,520 --> 00:02:25,400
这一块是有一个具体的实例

62
00:02:25,440 --> 00:02:26,800
大家可以看一看

63
00:02:26,840 --> 00:02:28,120
有了这个基础之后呢

64
00:02:28,160 --> 00:02:31,120
我们再看看怎么来基于这个信号量

65
00:02:31,160 --> 00:02:32,480
来完成条件变量

66
00:02:32,520 --> 00:02:34,640
这是我们要完成的练习

67
00:02:34,680 --> 00:02:36,040
同时还要完成一个什么呢

68
00:02:36,080 --> 00:02:38,280
基于管程和条件变量呢

69
00:02:38,320 --> 00:02:40,960
来完成这个哲学家就餐问题

70
00:02:41,000 --> 00:02:43,000
也就说哲学家就餐问题呢

71
00:02:43,040 --> 00:02:44,120
我们有两种实现手段

72
00:02:44,160 --> 00:02:45,400
一种是基于信号量的

73
00:02:45,440 --> 00:02:47,160
一种是基于管程和条件变量的

74
00:02:47,200 --> 00:02:49,720


75
00:02:49,760 --> 00:02:51,720
那我们把这个大致的流程

76
00:02:51,760 --> 00:02:54,240
给大家做一个简单的介绍

77
00:02:54,280 --> 00:02:56,280
首先我们看看上一个实验

78
00:02:56,320 --> 00:02:58,920
我们lab6呢 重点是讲述这个调度

79
00:02:58,960 --> 00:03:01,000
其实涉及到很多的调度算法

80
00:03:01,040 --> 00:03:02,880
正是由于有这个调度机制的存在

81
00:03:02,920 --> 00:03:06,280
我们可以使得进程随时可以被打断

82
00:03:06,320 --> 00:03:08,560
这里面我们没有区分进程和线程

83
00:03:08,600 --> 00:03:11,680
我们上堂课 给大家介绍过用户进程

84
00:03:11,720 --> 00:03:14,600
还有更早 还有内核的线程

85
00:03:14,640 --> 00:03:15,880
在lab7实验中呢

86
00:03:15,920 --> 00:03:17,560
重点关注是内核线程

87
00:03:17,600 --> 00:03:19,560
但同样是被我们这个

88
00:03:19,600 --> 00:03:23,000
lab6所涉及到的调度器所调度管理

89
00:03:23,040 --> 00:03:25,400
而且可以随时被打断

90
00:03:25,440 --> 00:03:26,840
那随时被打断意味着什么

91
00:03:26,880 --> 00:03:30,040
意味着进程和线程之间呢

92
00:03:30,080 --> 00:03:31,040
它们的执行的时间顺序

93
00:03:31,080 --> 00:03:34,840
是不确定的

94
00:03:34,880 --> 00:03:36,040
正因为这个不确定性

95
00:03:36,080 --> 00:03:38,120
使得我们要保证这个线程的

96
00:03:38,160 --> 00:03:39,600
执行的一个正确性的话

97
00:03:39,640 --> 00:03:40,440
我们需要有相应的

98
00:03:40,480 --> 00:03:42,560
同步互斥机制的一个实现

99
00:03:42,600 --> 00:03:45,120
为了能够实现我们原理课讲到的

100
00:03:45,160 --> 00:03:47,920
信号量 或者说是管程

101
00:03:47,960 --> 00:03:50,360
我们首先要有一些底层的支撑机制

102
00:03:50,400 --> 00:03:51,680
这里包含了什么呢

103
00:03:51,720 --> 00:03:53,200
怎么去屏蔽中断

104
00:03:53,240 --> 00:03:54,720
来完成一个互斥操作呢

105
00:03:54,760 --> 00:03:56,120
第二个 通过等待队列

106
00:03:56,160 --> 00:03:57,640
主要是完成进程之间

107
00:03:57,680 --> 00:03:59,640
由于等待资源不到而带来的

108
00:03:59,680 --> 00:04:01,080
让这个进程去睡眠

109
00:04:01,120 --> 00:04:02,400
处于一种等待状态

110
00:04:02,440 --> 00:04:04,160
还有定时器 也是一样

111
00:04:04,200 --> 00:04:06,160
我们说 给这个进程设置一个定时器

112
00:04:06,200 --> 00:04:08,200
让它可以sleep 睡眠一会儿

113
00:04:08,240 --> 00:04:10,320
等时间到了之后 再把它唤醒

114
00:04:10,360 --> 00:04:14,920
这是三种底层支撑机制

115
00:04:14,960 --> 00:04:16,360
有了这些机制支撑之后呢

116
00:04:16,400 --> 00:04:17,520
我们就可以完成

117
00:04:17,560 --> 00:04:19,960
信号量的P操作 V操作

118
00:04:20,000 --> 00:04:23,160
还有条件变量的Wait和Signal操作

119
00:04:23,200 --> 00:04:26,280
而这些机制都是和我们这个

120
00:04:26,320 --> 00:04:28,720
处理器调度有紧密的联系的

121
00:04:28,760 --> 00:04:31,240
处理器调度呢会影响到它们的实现

122
00:04:31,280 --> 00:04:32,920
它们的具体实现也会反过来

123
00:04:32,960 --> 00:04:35,160
对处理器调度产生一定的影响

124
00:04:35,200 --> 00:04:37,440
相互之间都有影响

125
00:04:37,480 --> 00:04:38,680
有了这些支撑之后

126
00:04:38,720 --> 00:04:39,680
我们就可以来完成

127
00:04:39,720 --> 00:04:41,240
哲学家就餐问题了

128
00:04:41,280 --> 00:04:42,720
这是我们说这个

129
00:04:42,760 --> 00:04:44,200
大致的一个整体流程

130
00:04:44,240 --> 00:04:44,280