os_kernel/thread/sync.c

#include "sync.h"

// 初始化信号量
void semaphore_init(struct semaphore *sem, uint8_t value)
{
    sem->value = value;
    list_init(&sem->waiters);
}
// 初始化锁
void lock_init(struct lock *lock)
{
    lock->holder = NULL;
    lock->holder_repeat_count = 0;
    semaphore_init(&lock->sem, 1); // acquire 1
}

// 信号量 down 操作 P
void semaphore_down(struct semaphore *sem)
{
    enum intr_status old_status = intr_disable(); // 关中断，保证原子操作
    while (sem->value == 0)
    { // value 为 0， 表示已经被别人持有
        ASSERT(!elem_find(&sem->waiters, &running_thread()->general_tag));
        // 当前线程不应该出现在信号量的 waiters 中
        if (elem_find(&sem->waiters, &running_thread()->general_tag))
        {
            PANIC("semaphore_down: blocked thread in waiters list\n");
        }
        // 若信号量的值为 0，则当前线程把自己加入等待队列，然后阻塞自己
        list_append(&sem->waiters, &running_thread()->general_tag);
        thread_block(TASK_BLOCKED); // 阻塞自己，直到被其它线程唤醒
    }
    // value 为 1 或被唤醒后，会执行下面的代码，也就是获得了锁
    sem->value--;
    ASSERT(sem->value == 0);
    intr_set_status(old_status); // enable interrupt
}

// 信号量 up 操作 V
void semaphore_up(struct semaphore *sem)
{
    enum intr_status old_status = intr_disable(); // 关中断，保证原子操作
    ASSERT(sem->value == 0);
    if (!list_empty(&sem->waiters))
    {
        struct list_elem *elem = list_pop(&sem->waiters);
        struct task_struct *thread_blocked = elem2entry(struct task_struct, general_tag, elem);
        thread_unblock(thread_blocked);
    }
    sem->value++;
    ASSERT(sem->value == 1);

    intr_set_status(old_status); // 恢复之前的中断
}

// 获取锁
void lock_acquire(struct lock *plock)
{
    // 排除曾经自己已经持有锁但还未将其释放的情况
    if (plock->holder != running_thread())
    {
        semaphore_down(&plock->sem); // 对信号量执行 P 操作，原子操作
        plock->holder = running_thread();
        ASSERT(plock->holder_repeat_count == 0);
        plock->holder_repeat_count = 1;
    }
    else
    {
        plock->holder_repeat_count++; // 重入次数加 1
    }
}
// 释放锁
void lock_release(struct lock *plock)
{
    ASSERT(plock->holder == running_thread());
    if (plock->holder_repeat_count > 1)
    {
        plock->holder_repeat_count--;
        return;
    }
    ASSERT(plock->holder_repeat_count == 1);

    plock->holder = NULL;
    plock->holder_repeat_count = 0;
    semaphore_up(&plock->sem); // 对信号量执行 V 操作，原子操作
}