thread.h & thread.c

struct thread

스레드는 총 4kb의 메모리 공간을 가진다. 커널 스택이 위에서부터 내려오는 구조.

• struct thread는 너무 커지면 안 된다. 너무 커지면 kernel stack을 위한 자리가 없다. THREAD_MAGIC 까지의 공간이 스레드의 크기이다.
• kernel stack은 너무 커지면 안 된다. stack은 지역 변수 혹은 함수의 매개변수를 저장하는 공간이므로, kernel 함수들은 이들을 사용하는 것 보다는 동적 메모리 할당을 이용하는 것이 더 좋다.

0에서 magic까지의 공간이 스레드의 TCB 공간이다. 총 4kb의 공간 중에 TCB를 뺀 공간을 커널 스택으로 사용한다.

											4 kB +---------------------------------+
                           |         kernel stack            |
                           |               |                 |
                           |               V                 |
                           |        grows downward           |
                           |                                 |
                           |                                 |
                           |                                 |
                           |                                 |
    sizeof (struct thread) +---------------------------------+
                           |             magic               |
                           |          intr_frame             |
                           |               :                 |
                           |               :                 |
                           |             status              |
                           |              tid                |
                      0 kB +---------------------------------+

thread를 struct로 구현한 코드.

struct thread {
	/* Owned by thread.c. */
	tid_t tid;                          /* Thread identifier. */
	enum thread_status status;          /* Thread state. */
	char name[16];                      /* Name (for debugging purposes). */
	int priority;                       /* Priority. */

	/* Shared between thread.c and synch.c. */
	struct list_elem elem;              /* List element. */

#ifdef USERPROG
	/* Owned by userprog/process.c. */
	uint64_t *pml4;                     /* Page map level 4 */
#endif
#ifdef VM
	/* Table for whole virtual memory owned by thread. */
	struct supplemental_page_table spt;
#endif

	/* Owned by thread.c. */
	struct intr_frame tf;               /* Information for switching */
	unsigned magic;                     /* Detects stack overflow. */
};

• tid_t tid : 스레드 ID

• enum thread_status status : 스레드 상태

  enum thread_status {
  	THREAD_RUNNING,     /* Running thread. */
  	THREAD_READY,       /* Not running but ready to run. */
  	THREAD_BLOCKED,     /* Waiting for an event to trigger. */
  	THREAD_DYING        /* About to be destroyed. */
  };
  

• struct list_elem elem : 프로세스가 ready_list나 semaphore의 waiting list에서 대기중일 때 그 큐에 doubly linked list 형태로 존재하는데, 그 연결을 담당한다. 해당 스레드의 이 항목을 찾으면 앞뒤로 연결되어 있는 프로세스를 알 수 있지 않을까 생각.

  struct list_elem {
  	struct list_elem *prev;     /* Previous list element. */
  	struct list_elem *next;     /* Next list element. */
  };
  

• struct intr_frame tf :

• unsigned magic : 항상 THREAD_MAGIC == 0xcd6abf4b의 값을 가지는데, 스레드의 스택 맨 끝 값을 의미하는 듯. thread_current() 함수가 매번 magic 값을 체크하는데, stack overflow가 발생하면 이 값이 바뀌게 되어 있다.

thread_start()

Idle 스레드를 만들고, Preemptive thread scheduling을 시작한다.

/* Starts preemptive thread scheduling by enabling interrupts.
   Also creates the idle thread. */
void
thread_start (void) {
	/* Create the idle thread. */
	struct semaphore idle_started;
	sema_init (&idle_started, 0);

	// idle 스레드를 만들고 맨 처음 ready queue에 들어간다.
	// semaphore를 1로 UP 시켜 공유 자원의 접근을 가능하게 한 다음 바로 BLOCK된다.
	thread_create ("idle", PRI_MIN, idle, &idle_started);

	/* Start preemptive thread scheduling. */
	// thread_create(idle)에서 disable했던 인터럽트 상태를 enable로 만듦.
	// 이제 스레드 스케줄링이 가능하다. 인터럽트가 가능하므로.
	intr_enable ();  

	/* Wait for the idle thread to initialize idle_thread. */
	sema_down (&idle_started);
}

idle(&semaphore)

idle 스레드 : 어떤 스레드들도 실행되고 있지 않을 때 실행되는 스레드. 맨 처음 thread_start()가 호출될 때 ready queue에 먼저 들어가 있는다.