西安电科大：2021操作系统课程设计——优先级捐赠解决锁竞争问题

本次西安电子科技大学2021年度操作系统课程设计的报告主题是"Priority-Scheduling--Task 2"，主要目标是解决优先级反转问题，即当高优先级线程尝试获取低优先级线程已经持有的锁时，如何确保系统的公平性和正确性。以下是核心知识点的详细阐述： 1. **优先级捐赠策略**：设计的核心思想是当一个线程获得锁且其优先级低于持有锁的线程时，提升持有锁线程的优先级（如果必要，递归捐赠）。这样可以避免优先级反转，因为高优先级会被赋予更高的优先级。 2. **队列实现**：将信号量和条件变量的等待队列转换为优先级队列，这样可以确保高优先级的任务优先被唤醒或执行。这意味着在信号量减小或条件满足时，优先级高的线程会先得到响应。 3. **代码修改**：涉及到了对`thread.h`、`synch.h`等关键头文件的修改，以及`lock_acquire`、`thread_hold_the_lock`、`thread_donate_priority`等核心函数的实现。例如，`lock_cmp_priority`用于排序锁队列，确保按优先级顺序进行。 4. **优先级管理**：在`thread_set_priority`和`thread_update_priority`函数中，处理线程优先级的设定和更新，同时考虑被捐赠优先级的影响。当线程处于被捐赠状态时，需谨慎处理优先级设置，确保不会破坏原有优先级结构。 5. **实验结果**：经过上述设计和实现，最终实验结果显示优先级调度功能成功运行，所有优先级相关的任务均能按照预期完成。 6. **心得体会**：作者在设计过程中遇到不少挑战，通过深入研究和资料查询，理解了操作系统调度原理，认识到在编码实现中的细节至关重要。实验不仅锻炼了解决实际问题的能力，也提升了对操作系统内核工作原理的理解。 通过这个项目，学生掌握了操作系统中优先级调度的基本原理和实现技术，锻炼了编程技能，以及对操作系统内部数据结构和算法的运用能力。此外，还提高了分析问题、解决问题以及文档记录的能力。