xv6 lec11 Thread switching

https://mit-public-courses-cn-translatio.gitbook.io/mit6-s081/lec11-thread-switching-robert/11.1-thread

11.1 线程（Thread）概述

为什么需要线程？
- 人们希望他们的计算机在同一时间不是只执行一个任务
- 多线程可以让程序的结构变得简单？
- 使用多线程可以通过并行运算，在拥有多核CPU的计算机上获得更快的处理速度
线程的定义：线程就是单个串行执行代码的单元，它只占用一个CPU并且以普通的方式一个接着一个的执行指令。
切换线程，需要保存状态：
- 程序计数器
- 保存变量的寄存器
- 程序的Stack
线程之间有共享内存，需要加🔒

11.2 XV6线程调度

线程切换需要处理
- 如何实现线程间的切换。XV6为每一个核创建了线程调度器
- 切换线程需要保存哪些信息
- 密集型计算线程需要被动的让出CPU，其他线程一般自己让出CPU，一般利用定时器中断，在每个CPU核上都会有一个硬件设备，定时产生中断，XV6与其他所有的操作系统一样，将这个中断传输到了内核中
被动的让出CPU被叫做pre-emptive scehduling
XV6与其他OS中，线程调度的实现是：定时器中断会强制的将CPU控制权从用户进程给到内核，这里是pre-emptive scheduling，之后内核会代表用户进程（注，实际是内核中用户进程对应的内核线程会代表用户进程出让CPU），使用voluntary scheduling。
线程在XV6中分为三种状态
- RUNNING，线程当前正在某个CPU上运行
- RUNABLE，线程还没有在某个CPU上运行，但是一旦有空闲的CPU就可以运行
- SLEEPING，这节课我们不会介绍，下节课会重点介绍，这个状态意味着线程在等待一些I/O事件，它只会在I/O事件发生了之后运行
将RUNNING线程变成RUNNABLE线程就是pre-emptive scheduling，换出时，需要将其pc和寄存器保存在内存某处。

定时器中断，会陷入内核，执行devintr()函数，之后which_dev变量会被置为2，那么在usertrap函数中之后会去执行yield函数
yield函数中加🔒了，因为在之后的CPU选择需要调度的线程的函数中需要去查看线程状态，也会加🔒，因为这个yield将进程状态改成了RUNABLE,但是实际上这个进程还在运行，所以需要让其他CPU的上的调度线程先看不见这个修改
这里的检测用来保证在调用swtch的时候，线程只能够获取p-lock这一把🔒，这样做是为了防止死锁，见13.1
sched中intena的作用是：acquire锁的时候要关中断，release的时候要开中断，但是有时候acquire之前中断就已经关了，release的时候就不能开中断。所以在第一次acquire的时候要用intena记录一下之前的中断是开的还是关的。

内核线程？线程是调度单位，这里修改了运行时的程序的称呼，对于内核中运行的程序共享了内存
context对象可以保存在trapframe中！！！
进程等待I/O,sleep函数会调用swtch函数让出CPU
调度器线程到底时如何体现的？可以从11-8中看到，在调用完swtch函数之后，就进入了调度器线程，也就是切换了stack与context，并且在执行scheduler
这里为什么通过SCAUSE寄存器查看中断类型SIP寄存器中存的才是中断类型？这里ssip bit的acknowledge是啥？
push_off(void)和pop_off(void)是干嘛的？和intena， noff有什么关系
为什么swtch函数只保存14个寄存器呢？因为caller register都被保存在内核线程的内核栈里了
为什么swtch函数要用汇编来实现，而不是C？C语言难以修改寄存器
如果这里用来放内核调度器的栈，可是这里不准写鸭，也没有guard page？a110已经是可以在kernel data区了但是scheduler究竟是什么时候被设置的？
这里两次acquire🔒，不会发生aa型死锁吗？不会，调度器线程从swtch函数返回继续执行到下面的的c->proc = 0;与release(&p->lock);
没理解fs的初始化？
第一个进程的用户态栈sp怎么会在4096？init进程执行这段程序，是因为是汇编程序吗？
为什么系统调用的exec不用la a0 init, la a1 argv？