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发信人: zhch@bbs.nju.edu.cn, 信区: InstallBBS
标 题: 自己动手, 实现多线程
发信站: 南京大学小百合站 (Tue Jan 14 00:10:01 2003)
转信站: SZU!news.tiaozhan.com!news.zixia.net!NJU
出 处: bbs.nju.edu.cn
linux的pthread多线程库有点像是用进程来模拟的，效率上比进程没有太大
的提高。而下面这个小程序给出了一个简单的第3方linux多线程的实现。
它实现了简单的线程调度，支持抢占式多任务，并提供了若干线程安全的库函数。
各线程间栈空间分离，堆空间共享。
目前程序还很简单，只是一个示例，但最基本的功能已经有了。效率方面待完
善后应该会有很大提高。
thread1_main(); 用户程序入口
m_exec(int func()); 建立一个线程
m_exit(); 结束当前线程
m_getpid(); 获得当前线程ID
m_sleep(); 线程安全的sleep()
m_bind(); 线程安全的bind()
用户程序可以使用一般的linux库函数，也可以使用m_开头的对应函数。后者比较安全。
下面打算把FB移植这个系统上面试试, 将来如有可能也可向bbs OS方面发展。
程序主要包括mthread.h和mthread.c两个文件, 用户需提供一个thread1_main()函数做为
用户入口函数。
mthread.h:
#include "stdarg.h"
#include "stdio.h"
#include "signal.h"
#include "setjmp.h"
#include "termios.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/time.h"
#include "sys/poll.h"
#include "string.h"
#include "time.h"
#include "stdlib.h"
#include "unistd.h"
#include "fcntl.h"
#include "netdb.h"
#include "errno.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ipc.h"
#include "sys/shm.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/mman.h"
#include "sys/socket.h"
#include "netinet/in.h"
#include "arpa/inet.h"
#define MAX_MTHREAD 16
#define MAX_FD 16
#define MAX_STACK 8192
#define FORMAT(fmt, buf, len) \
va_list ap; \
va_start(ap, fmt); \
vsnprintf(buf, len, fmt, ap); \
va_end(ap); \
if(len>=1) buf[len-1]=0
int printk(char *fmt, ...);
int panic(char *fmt, ...);
int thread1_main();
#define TASK_UNUSED 0
#define TASK_RUN 1
#define TASK_SLEEP 2
#define TASK_WAITIN 3
struct TASK {
int waitfd;
int stdio;
int idle_time;
int sig;
int (*sig_handler)();
int state;
int t_wakeup;
int pid;
int ppid;
int (*entry)();
sigjmp_buf x;
sigjmp_buf x0;
};
mthread.c:
#include "mthread.h"
struct TASK task[MAX_MTHREAD];
struct TASK *current;
int uptime;
int last_pid;
int num_switch;
int main() {
int i;
for(i=0; i<NSIG; i++) signal(i, SIG_IGN);
printf("init...\n");
init(0);
}
int idle() {
while(1) sleep(1);
}
int init_timer() {
struct itimerval new, old;
int timer_handler();
bzero(&new, sizeof(struct itimerval));
bzero(&old, sizeof(struct itimerval));
new.it_interval.tv_sec=0;
new.it_interval.tv_usec=20000;
new.it_value.tv_sec=0;
new.it_value.tv_usec=20000;
setitimer(ITIMER_REAL, &new, &old);
signal(SIGALRM, (void*)timer_handler);
}
int init(int i) {
char stack[MAX_STACK];
int ii=i;
int thread1_main(), idle();
bzero(stack, MAX_STACK);
if(ii>=MAX_MTHREAD) {
printf("init ok\n");
init_timer();
task[0].entry=idle;
m_exec(thread1_main);
schedule();
}
if(sigsetjmp(task[ii].x0, 1)) {
task[ii].entry();
if(task[ii].stdio) close(task[ii].stdio);
task[ii].state=TASK_UNUSED;
current=0;
schedule();
}
memcpy(&task[ii].x, &task[ii].x0, sizeof(sigjmp_buf));
init(ii+1);
}
int timer_handler() {
uptime+=20;
check_events();
wake_up_all();
schedule();
}
int check_events() {
struct pollfd fds[100];
int i, j;
for(i=0; i<100; i++) {
fds[i].fd=i;
fds[i].events=POLLIN;
fds[i].revents=0;
}
poll(fds, 100, 0);
for(i=0; i<100; i++) {
if(fds[i].revents & POLLIN) {
for(j=0; j<MAX_MTHREAD; j++) {
if(task[j].state==TASK_WAITIN && task[j].wait
fd==i) {
task[j].state=TASK_RUN;
}
}
}
}
}
int wake_up_all() {
int i;
for(i=1; i<MAX_MTHREAD; i++) {
if(task[i].state==TASK_SLEEP && uptime>task[i].t_wakeup) {
task[i].state=TASK_RUN;
}
}
}
int schedule() {
int max, maxi, i;
max=0;
maxi=0;
for(i=1; i<MAX_MTHREAD; i++) {
if(task[i].state!=TASK_RUN) continue;
if(uptime-task[i].idle_time>max) {
max=uptime-task[i].idle_time;
maxi=i;
}
}
if(current) {
if(sigsetjmp(current->x, 1)) return;
}
switch_to(&task[maxi]);
}
int switch_to(struct TASK *new_task) {
new_task->idle_time=uptime;
if(new_task==current) return;
current=new_task;
num_switch++;
siglongjmp(current->x, 1);
}
int m_exec2(int func(), int fd) {
int i, ii;
for(i=1; i<MAX_MTHREAD; i++) {
ii=(last_pid+i)%MAX_MTHREAD;
if(ii==0) continue;
if(task[ii].state==TASK_UNUSED) {
last_pid=ii;
memcpy(&task[ii].x, &task[ii].x0, sizeof(sigjmp_buf));
task[ii].pid=ii;
task[ii].ppid=m_getpid();
task[ii].state=TASK_RUN;
task[ii].entry=func;
task[ii].stdio=fd;
schedule();
return ii;
}
}
return -1;
}
int m_exec(int func()) {
return m_exec2(func, 0);
}
int m_exit() {
if(!current) return;
if(current->stdio) close(current->stdio);
current->state=TASK_UNUSED;
schedule();
}
int m_getpid() {
if(!current) return 0;
if(current->pid==0) {
printf("??==0??\n");
}
return current->pid;
}
int m_getppid() {
if(!current) return 0;
return current->ppid;
}
int m_sleep(int n) {
m_usleep(n*1000000);
}
int m_usleep(int n) {
if(!current) return;
current->t_wakeup=uptime+n/1000;
current->state=TASK_SLEEP;
schedule();
}
int printk(char *fmt, ...) {
char buf[256];
FORMAT(fmt, buf, 256);
printf("%s", buf);
}
int panic(char *fmt, ...) {
char buf[256];
FORMAT(fmt, buf, 256);
printf("%s", buf);
exit(0);
}
int prints(char *fmt, ...) {
char buf[256];
int len;
FORMAT(fmt, buf, 256);
if(!current) return;
if(is_close(current->stdio)) {
printf("closed\n");
m_exit();
}
len=strlen(buf);
if(len<=0) return len;
if(write(current->stdio, buf, len)<=0) {
printf("%d %d pipe broken\n", m_getpid(), current->stdio);
m_exit();
}
}
int is_close(int fd) {
int f=dup(fd);
if(f>=0) {
close(f);
return 0;
}
return 1;
}
int m_read(char *buf, int len) {
if(!current) return 0;
if(current->stdio<0) return 0;
current->waitfd=current->stdio;
current->state=TASK_WAITIN;
schedule();
return read(current->waitfd, buf, len);
}
int m_bind(int port, int func()) {
struct sockaddr_in sock;
int optval;
int fd, fd2;
bzero(&sock, sizeof(struct sockaddr_in));
sock.sin_family=AF_INET;
sock.sin_port=htons(port);
fd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd<0) return -1;
optval=1;
setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(int));
if(bind(fd, (struct sockaddr*)&sock, sizeof(struct sockaddr_in))<0)
return -1;
if(listen(fd, 4)<0) return -1;
while(1) {
int size;
size=sizeof(struct sockaddr_in);
printf("wait for accept fd=%d\n", fd);
fd2=m_accept(fd, (struct sockaddr*)&sock, &size);
printf("accept ok %d\n", fd2);
if(fd2<0) continue;
m_exec2(func, fd2);
}
}
int m_accept(int fd, struct sockaddr *sock, int *size) {
if(!current) return 0;
current->waitfd=fd;
current->state=TASK_WAITIN;
schedule();
printf("OK!\n");
return accept(fd, sock, size);
}
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※ 来源:．南京大学小百合站 bbs.nju.edu.cn．[FROM: dsl.nju.edu.cn]
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