首先切换到thread分支
git checkout thread
make cleanUthread：switch between threads
为用户级线程系统设计上下文切换机制
xv6中已经放了两个文件：
-
user/uthread.c和user/uthread_switch.S
-
以及一个规则：运行在Makefile中以构建
uthread程序。 -
uthread.c包含大多数用户级线程包，以及三个简单测试线程的代码。
实现用户级线程切换，比起xv6中实现内核级线程，这个更简单一些，因为用户级线程不需要设计用户栈和内核栈，用户页表和内核页表切换等等
1.定义存储上下文的结构体tcontext（kernel/proc.h）同时修改uthread.c（user/uthread.c）中的thread结构体
2.类似按照kernel/swtch.S,修改user/uthread_switch.S中写入如下代码
3.更改thread_scheduler(user/uthread.c)，进行线程的轮询并找到下一个需要执行的切换
其中thread_yield函数是默认提供好的
Using threads
在文件notxv6/ph.c中包含一个简单的哈希表，如果单个线程使用，该哈希表是正确，但是多个线程使用时，该哈希表不正确，可以在主目录中输入如下命令：
make ph
./ph 1结果如下：
ph的参数指定在哈希表上执行put和get的线程数，可以看到没有missing，100000 puts 也对应 10000 gets
但是当使用多个线程的时候，例如2，结果如下：
$ ./ph 2
100000 puts, 4.385 seconds, 23044 puts/second
1: 16579 keys missing
0: 16579 keys missing
200000 gets, 8.422 seconds, 23597 gets/second可以看到丢失了不少，但数字确实貌似是二倍的样子，pu运行两个基准程序，通过put()将许多键添加到哈希表，并以秒为单位打印puts的速率，然后它使用get()从哈希表中获取键，打印由于puts而应该在哈希表中单丢失的键的数量。然而，16579 keys missing的两行代表丢失了大量的键
所以这里需要使用多进程必须进行上锁
设定了五个散列桶，根据键除以5的余数来确定插入到哪个散列桶中，插入的方式是头插法
造成数据丢失原因：
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假设现在有两个线程T1和T2，两个线程都走到put函数，且假设两个线程中 key%NBUCKET相同
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两个线程同时调用
insert(key, value, &table[i], table[i])，第一个参数是传需要插入的内存地址，第二个参数是需要插入的某块内存（插入到该内存之前）insert是通过头插法实现的。如果先insert的线程还未返回另一个线程就开始insert，那么前面的数据会被覆盖
1.在notxv6/ph.c为每个散列桶定义一个锁，将五个锁放在一个数组中，并进行初始化
2.在put函数中对insert函数上锁（get不需要，因为不会修改只是读）
加锁后测试：
Barrier
实现一个内存屏障(Barrier)：
应用程序中的某个点，所有参与的线程都必须在此点上等待，知道其他所有参与的线程也到达该点
在notxv6/barrier.c中包含一个残缺的屏障实现
$ make barrier
$ ./barrier 2
barrier: notxv6/barrier.c:42: thread: Assertion `i == t' failed.2 指明了在屏障上同步的线程数，每个线程执行一个循环，每次循环迭代中，线程都会调用barrier()，然后以随机微秒数休眠，如果一个线程在另一个线程到达屏障之前离开屏障将触发断言。希望达到的效果是每个线程在barrier()中阻塞，直到nthreads的所有线程都调用了barrier()
看一下notxv6/barrier.c中的代码逻辑（已经完成了barrier函数的实现）
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <pthread.h>
static int nthread = 1;
static int round = 0;
// 互斥锁，条件变量，到达屏障的线程数、轮数
struct barrier {
pthread_mutex_t barrier_mutex;
pthread_cond_t barrier_cond;
int nthread; // Number of threads that have reached this round of the barrier
int round; // Barrier round
} bstate;
//初始化屏障
static void
barrier_init(void)
{
assert(pthread_mutex_init(&bstate.barrier_mutex, NULL) == 0);
assert(pthread_cond_init(&bstate.barrier_cond, NULL) == 0);
bstate.nthread = 0;
}
//屏障函数，已经实现
static void
barrier()
{
// YOUR CODE HERE
//
// Block until all threads have called barrier() and
// then increment bstate.round.
//
//申请锁，互斥操作
pthread_mutex_lock(&bstate.barrier_mutex);
// judge whether all threads reach the barrier
if(++bstate.nthread != nthread) { // not all threads reach
pthread_cond_wait(&bstate.barrier_cond,&bstate.barrier_mutex); // wait other threads
} else { // all threads reach
bstate.nthread = 0; // reset nthread
++bstate.round; // increase round
pthread_cond_broadcast(&bstate.barrier_cond); // wake up all sleeping threads
}
pthread_mutex_unlock(&bstate.barrier_mutex);
}
//每个线程执行的函数
static void *
thread(void *xa)
{
long n = (long) xa;
long delay;
int i;
for (i = 0; i < 20000; i++) {
int t = bstate.round;
//检查是否实现了所有线程共同达到屏障的效果
assert (i == t);
//等待所有线程到达屏障
barrier();
usleep(random() % 100);
}
return 0;
}
int
main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t *tha;
void *value;
long i;
double t1, t0;
if (argc < 2) {
fprintf(stderr, "%s: %s nthread\n", argv[0], argv[0]);
exit(-1);
}
//参数指定线程数量
nthread = atoi(argv[1]);
tha = malloc(sizeof(pthread_t) * nthread);
// srandom 是 C 标准库中的一个函数，用于设置伪随机数生成器（PRNG）的起始种子 -- 输出只是伪随机而不是真正的随机数
srandom(0);
barrier_init();
//创建n个线程执行
for(i = 0; i < nthread; i++) {
assert(pthread_create(&tha[i], NULL, thread, (void *) i) == 0);
}
for(i = 0; i < nthread; i++) {
assert(pthread_join(tha[i], &value) == 0);
}
printf("OK; passed\n");
}
