2019 Operating Systems 作業系統實習 助教：林欣穎 實驗室：720A Lab7.

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1 2019 Operating Systems 作業系統實習 助教：林欣穎 實驗室：720A Lab7

2 目錄 Contents thread 介紹 Beaglebone thread 範例 Beaglebone 實作 Beaglebone

3 1-1 thread 介紹 執行緒 (thread) Program
放在二次儲存裝置中，尚沒有被Load到記憶體的一堆Code稱之為「程式」。 Process 已經被Load到記憶體中，任何一行Code隨時會被CPU執行，且其宣告的在記憶體的變數的值會隨著需求而不斷變動。稱之為「程序」。 一個多工作業系統(Multitasking Operating System)可以同時運行多個Process，然而一個CPU一次只能做一件事情，但CPU的數量永遠少於運行中的Process數，因此每個Process使用的時間需要被排程(Scheduling)。 Thread 作業系統能夠進行運算排程的最小單位，被包含在處理序(Process)中，在進代作業系統中，被設計為Process中的實際運作單位。而Thread又由下面兩項組成，Stack（紀錄函數的呼叫路徑，以及這些函數所用到的區域變數）以及目前CPU的狀態。

4 1-2 thread 介紹 執行緒 (thread) Thread的重點如下： 一個Process可以有多個Thread。
同一個Process內的Thread使用相同的Memory Space，但這些Thread各自擁有其Stack。換句話說，Thread能透過reference存取到相同的object，但是local variable卻是各自獨立的。 現代的作業系統會根據Process的優先權，分別讓各個Process佔據CPU一段時間，以讓各個Process都有機會執行；而Process又會根據Thread的優先權以及已經用掉的CPU時間，在不同的Thread作切換，以讓各個Thread都有機會執行。

5 thread 範例 2-2 thread 程式碼 gcc thread1.c –lpthread –o thread1

6 2-1 thread 範例 thread API pthread_create (新增一個 Thread) 標頭檔：
#include <pthread.h> 函式宣告： int pthread_create ( pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr, void * (*start_routine)(void *), void * arg ); 傳回值： 傳回 0 代表成功新增，非 0 代表失敗 說明： thread：用來儲存 Thread 的代碼，傳入(pthread_t*)的型態 start_routine：函式指標，指向不定回傳值，不定輸入參數的 Function attr：用來描述 Thread 特性的變數，傳入(pthread_attr_t*)的型態，NULL 代表預設性質 arg：傳入 start_routine 的參入，型態為(void*)

7 2-1 thread 範例 thread API pthread_join (等待 Thread 執行終止)
pthread_exit (結束thread) 標頭檔： 標頭檔： #include <pthread.h> #include <pthread.h> 函式宣告： 函式宣告： int pthread_join ( pthread_t th, void ** thread_return); int pthread_exit ( void * retval); 說明： 說明： th：Thread 的代碼，傳入(pthread_t)的型態，辨別欲等待的 Thread retval：指向傳回值 thread_return：指標的指標因為 Thread 的 Return Type 是(viod*) 傳回值： 傳回 0 代表成功，非 0 代表失敗 傳回值： 傳回 0 代表成功，非 0 代表失敗

8 異步信號範例 使用signal和`pthread_kill`來終止特定的線程。 可以在線程中使用`pthread_sigmask`來暫時阻止信號。

9 2-1 thread 範例 thread API sig 函数 pthread_kill 函数 說明： 說明： 標頭檔： 標頭檔：
#include <signal.h> #include <signal.h> #include <pthread.h> 函式宣告： 函式宣告： int sigemptyset(sigset_t *set); int sigaddset(sigset_t *set, int signum); int pthread_kill(pthread_t thread, int sig); sigemptyset（）用來將參數set信號集初始化並清空。 sigaddset（）用來將參數signum代表的信號加入至參數set信號集裡。 向某個線程傳遞一個信號 pthread_t thread：線程號 int sig：信號 傳回值： 傳回值： 執行成功則返回0，如果有錯誤則返回-1。 執行成功則返回0，如果有錯誤則返回-1。

10 thread 介紹 pthread_kill()函數 該函數其實不是kill線程，而是向線程發送一個signal，向指定ID的線程發送sig信號 第一個參數：要發送信號的線程tid 第二個參數：0是保留信號，用來判斷線程是否還存在，如果int sig的參數不是0，那一定要清楚到底要幹什麼，而且一定要實現線程的信號處理函數，否則，就會影響整個進程。 Linux多線程應用中，每個線程可以通過調用  pthread_sigmask() 檢查和更改被阻止的信號。一般情況下，被阻塞的信號將不能中斷此線程的執行。 int pthread_sigmask (int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset) 執行函數能夠根據參數如何來實現對信號集的操作，操作主要有三種(how)： SIG_BLOCK在進程當前阻塞信號集中添加set指向信號集中的信號， 相當於：mask = mask | set SIG_UNBLOCK如果進程阻塞信號集中包含set指向信號集中的信號，則解除對該信號的阻塞，相當於：mask = mask | ~set SIG_SETMASK更新進程阻塞信號集為set指向的信號集，相當於mask = set

11 將附件程式碼空白處填上正確的程式碼，並執行結果。
實作 將附件程式碼空白處填上正確的程式碼，並執行結果。 修改線程的屬性 在範例一，我們用pthread_create函數創建了一個線程，在這個線程中，我們使用了默認參數，即將該函數的第二個參數設為NULL。 屬性結構為pthread_attr_t，它同樣在頭檔/usr/include/pthread.h中定義。 屬性值不能直接設置，須使用相關函數進行操作，初始化的函數為pthread_attr_init，這個函數必須在pthread_create函數之前調用。屬性物件主要包括是否綁定、是否分離、堆疊位址、堆疊大小、優先順序。默認的屬性為非綁定、非分離、缺省1M的堆疊、與父進程同樣級別的優先順序。

12 實作 補充資料：

13 Thanks 作業系統實習 Operating Systems