实验4,线程的状态和转换.doc

华北电力大学实 验 报 告| 实验名称 线程的状态和转换 课程名称 计算机操作系统 | 专业班级：软件1002 学生姓名：赵策 学 号：201009020228 成 绩：指导教师：宋亚奇 实验日期： 华 北 电 力 大 学 实 验 报 告一实验目的和要求 1. 调试线程在各种状态间的转换过程，熟悉线程的状态和转换。 2. 通过为线程增加挂起状态，加深对线程状态的理解。 二实验仪器及设备 OS Lab集成实验环境三实验内容及步骤 1.准备实验。 1）启动OS Lab。 2）新建一个EOS Kernel项目。 2.调试线程状态的转换过程。 1）按F7生成在本实验3.1中创建的EOS Kernel项目。2）按F5启动调试。3）待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“loop”后按回车。4）结束此次调试。loop命令执行的效果可以参下图 3. 线程由阻塞状态进入就绪状态 1）在虚拟机窗口中按下一次空格键。2）此时EOS会在PspUnwaitThread函数中的断点处中断。在“调试”菜单中选择“快速监视”，在快速监视对话框的表达式编辑框中输入表达式“*Thread”，然后点击“重新计算”按钮，即可查看线程控制块（TCB）中的信息。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。3）关闭快速监视对话框，激活“调用堆栈”窗口。根据当前的调用堆栈，可以看到是由键盘中断服务程序（KdbIsr）进入的。当按下空格键后，就会发生键盘中断，从而触发键盘中断服务程序。在该服务程序的最后中会唤醒控制台派遣线程，将键盘事件派遣到活动的控制台。4）在“调用堆栈”窗口中双击PspWakeThread函数对应的堆栈项。可以看到在此函数中连续调用了PspUnwaitThread函数和PspReadyThread函数，从而使处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态。 5）在“调用堆栈”窗口中双击PspUnwaitThread函数对应的堆栈项，先来看看此函数是如何改变线程状态的。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对话框中观察“*Thread”表达式的值。此时State域的值为0（Zero），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程已经处于游离状态，并已不在任何线程状态的队列中。仔细阅读PspUnwaitThread函数中的源代码，理解这些源代码是如何改变线程状态的。 6）按F5继续执行，在PspReadyThread函数中的断点处中断。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对话框中观察“*Thread”表达式的值。此时State域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程已经处于就绪状态，并已经被放入优先级为24的就绪队列中 4. 线程由运行状态进入就绪状态 1）按F5继续执行，在PspSelectNextThread函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程仍然处于运行状态，由于只能有一个处于运行状态的线程，所以这个线程不在任何线程状态的队列中；StartAddr域的值为LoopThreadFunction，说明这个线程就是loop线程。注意，在本次断点被命中之前，loop线程就已经被中断执行了，并且其上下文已经保存在线程控制块中。2）按F10单步调试，直到对当前线程的操作完成（也就是花括号中的操作完成）。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值。其中State域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明loop线程已经进入了就绪状态，并已经被放入优先级为8的就绪队列中。仔细阅读PspSelectNextThread函数这个花括号中的源代码，理解这些源代码是如何改变线程状态的，并与PspReadyThread函数中的源代码进行比较，说明这两段源代码的异同，体会为什么在这里不能直接调用PspReadyThread函数。 5. 线程由就绪状态进入运行状态 1）按F5继续执行，在PspUnreadyThread函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*Thread”表达式的值。其中State域的值为1（Ready），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程处于就绪状态，并在优先级为24的就绪队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。2）关闭快速监视对话框后，在“调用堆栈”窗口中激活PspSelectNextThread函数对应的堆栈项，可以看到在PspSelectNextThread函数中已经将PspCurrentThread全局指针指向了控制台派遣线程，并在调用PspUnreadyThread函数后，将当前线程的状态改成了Running。3）在“调用堆栈”窗口中激活PspUnreadyThread函数对应的堆栈项，然后按F10单步调试，直到返回PspSelectNextThread函数并将线程状态修改为Running。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明控制台派遣线程已经处于运行状态了。接下来，会将该线程的上下文从线程控制块（TCB）复制到处理器的各个寄存器中，处理器就可以从该线程上次停止运行的位置继续运行 6线程由运行状态进入阻塞状态. 1）按F5继续执行，在PspWait函数中的断点处中断。在快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值，观察当前占用处理器的线程的情况。其中State域的值为2（Running），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都为0，说明这个线程仍然处于运行状态；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。2）按F10单步调试，直到左侧的黄色箭头指向代码第248行。再从快速监视对话框中查看“*PspCurrentThread”表达式的值。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明控制台派遣线程已经处于阻塞状态了，并在某个同步对象的等待队列中。第248行代码可以触发线程调度功能，会中断执行当前已经处于阻塞状态的控制台派遣线程，并将处理器上下文保存到该线程的线程控制块 7. 为线程增加挂起状态 1）删除之前添加的所有断点。 2）按F5启动调试。 3）待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“loop”后按回车。此时可以看到loop线程的执行计数在不停增长，说明loop线程正在执行。记录下loop线程的ID。 4）按Ctrl+F2切换到控制台2，输入命令“suspend 31”（如果loop线程的ID是31）后按回车。命令执行成功的结果如下图所示。 5）按Ctrl+1切换回控制台1，可以看到由于loop线程已经成功被挂起，其执行计数已经停止增长了。此时占用处理器的是EOS中的空闲线程。 8. 完成Resume原语后，可以先使用suspend命令挂起loop线程，然后在控制台2中输入命令“Resume 31”（如果loop线程的ID是31）后按回车。命令执行成功的结果如下图所示。如果切换回控制台1后，发现loop线程的执行计数恢复增长就说明Resume原语可以正常工作。设计代码STATUSPsResumThread(IN HANDLE hThread)STATUS Status;BOOL IntState;PTHREAD Thread;Status = ObRefObjectByHandle(hThread, PspThreadType, (PVOID*)&Thread);if (EOS_SUCCESS(Status) IntState = KeEnableInterrupts(FALSE);/ 关中断if (Zero = Thread-State) ListRemoveEntry(&Thread-StateListEntry);PspReadyThread(Thread);PspThreadSchedule();Status