chapter8 练习¶
编程作业¶
警告
本次实验框架变动较大，且改动较为复杂，为降低同学们的工作量，本次实验不要求合并之前的实验内容（除 sys_get_time 以外），
只需通过 ch8 的全部测例和其他章节的基础测例即可。你可以直接在实验框架的 ch8 分支上完成以下作业。
注解
本次实验的工作量约为 100 行代码。
死锁检测¶
目前的 mutex 和 semaphore 相关的系统调用不会分析资源的依赖情况，用户程序可能出现死锁。 我们希望在系统中加入死锁检测机制，当发现可能发生死锁时拒绝对应的资源获取请求。 一种检测死锁的算法如下：
定义如下三个数据结构：
可利用资源向量 Available ：含有 m 个元素的一维数组，每个元素代表可利用的某一类资源的数目， 其初值是该类资源的全部可用数目，其值随该类资源的分配和回收而动态地改变。 Available[j] = k，表示第 j 类资源的可用数量为 k。
分配矩阵 Allocation：n * m 矩阵，表示每类资源已分配给每个线程的资源数。 Allocation[i,j] = g，则表示线程 i 当前己分得第 j 类资源的数量为 g。
需求矩阵 Need：n * m 的矩阵，表示每个线程还需要的各类资源数量。 Need[i,j] = d，则表示线程 i 还需要第 j 类资源的数量为 d 。
算法运行过程如下：
设置两个向量: 工作向量 Work，表示操作系统可提供给线程继续运行所需的各类资源数目，它含有 m 个元素。初始时，Work = Available ；结束向量 Finish，表示系统是否有足够的资源分配给线程， 使之运行完成。初始时 Finish[0..n-1] = false，表示所有线程都没结束；当有足够资源分配给线程时， 设置 Finish[i] = true。
从线程集合中找到一个能满足下述条件的线程
1Finish[i] == false;
2Need[i,j] ≤ Work[j];
若找到，执行步骤 3，否则执行步骤 4。
当线程 thr[i] 获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行:
1Work[j] = Work[j] + Allocation[i, j];
2Finish[i] = true;
跳转回步骤2
如果 Finish[0..n-1] 都为 true，则表示系统处于安全状态；否则表示系统处于不安全状态，即出现死锁。
出于兼容性和灵活性考虑，我们允许进程按需开启或关闭死锁检测功能。为此我们将实现一个新的系统调用：
sys_enable_deadlock_detect 。
enable_deadlock_detect：
syscall ID: 469
功能：为当前进程启用或禁用死锁检测功能。
C 接口：
int enable_deadlock_detect(int is_enable)Rust 接口：
fn enable_deadlock_detect(is_enable: i32) -> i32- 参数：
is_enable: 为 1 表示启用死锁检测， 0 表示禁用死锁检测。
- 说明：
开启死锁检测功能后，
mutex_lock和semaphore_down如果检测到死锁， 应拒绝相应操作并返回 -0xDEAD (十六进制值)。简便起见可对 mutex 和 semaphore 分别进行检测，无需考虑二者 (以及
waittid等) 混合使用导致的死锁。
返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。
- 可能的错误
参数不合法
死锁检测开启失败
实验要求¶
完成分支: ch8。
实验目录要求不变。
通过所有测例。
问答作业¶
在我们的多线程实现中，当主线程 (即 0 号线程) 退出时，视为整个进程退出， 此时需要结束该进程管理的所有线程并回收其资源。 - 需要回收的资源有哪些？ - 其他线程的 TaskControlBlock 可能在哪些位置被引用，分别是否需要回收，为什么？
对比以下两种
Mutex.unlock的实现，二者有什么区别？这些区别可能会导致什么问题？
1impl Mutex for Mutex1 {
2 fn unlock(&self) {
3 let mut mutex_inner = self.inner.exclusive_access();
4 assert!(mutex_inner.locked);
5 mutex_inner.locked = false;
6 if let Some(waking_task) = mutex_inner.wait_queue.pop_front() {
7 add_task(waking_task);
8 }
9 }
10}
11
12impl Mutex for Mutex2 {
13 fn unlock(&self) {
14 let mut mutex_inner = self.inner.exclusive_access();
15 assert!(mutex_inner.locked);
16 if let Some(waking_task) = mutex_inner.wait_queue.pop_front() {
17 add_task(waking_task);
18 } else {
19 mutex_inner.locked = false;
20 }
21 }
22}