自作OSへの排他制御の実装

サイボウズラボユースの発表会でのスライドです。

Transcript

1. 自作OSへの排他制御の実装 サイボウズ・ラボユース 発表会＆自己紹介 広瀬 智之 2020.6.16
2. 自己紹介 • 名前：広瀬智之 • 所属：筑波大学情報科学類 3 年 • サイボウズ・ラボユース 第 9 期 • 光成さんに指導してもらって自作 OS をしています（も うすぐ修了） 1
3. minOS（私の自作 OS）の概観 • CPU は 64bit モードを前提に作成 • UEFI 対応 • ページングでメモリを初期化 • AHCI（SATA コントローラ）のドライバを実装 • SATA 接続されたストレージへの（原始的な）読み書き ができます • スレッド機能を実装し並行処理を実現 • セマフォを実装し共有バッファを実現 • スレッドに fork() 相当のものを実装（途中） 以下のリポジトリで公開しています https://github.com/Totsugekitai/minOSv2 2
4. minOS（私の自作 OS）の概観 • CPU は 64bit モードを前提に作成 • UEFI 対応 • ページングでメモリを初期化 • AHCI（SATA コントローラ）のドライバを実装 • SATA 接続されたストレージへの（原始的な）読み書き ができます • スレッド機能を実装し並行処理を実現 • セマフォを実装し共有バッファを実現 • スレッドに fork() 相当のものを実装（途中） 以下のリポジトリで公開しています https://github.com/Totsugekitai/minOSv2 3
5. 共有バッファを扱う上での問題点 • データの読み書きの最中に別の読み書きが入ったら 大変！！！ • 読み込みの最中に書き込み -> 破壊されたデータの読み 込み • 書き込みの最中に読み込み -> 不完全なデータの読み 込み 4
6. セマフォでの解決 セマフォ (semaphore) を導入する • 排他制御の一種 • セマフォカウンタの値でアクセス可能かどうか判別 • 単純だが強力 5
7. P 操作と V 操作 P 操作 • セマフォカウンタの値 を引く • 資源獲得をしたいとき に発する • wait などの関数名が使 われる V 操作 • セマフォカウンタの値 を足す • 資源解放をしたときに 発する • signal などの関数名が 使われる
8. セマフォの使い方 ʮ෩ؒ→ - 1 7
9. セマフォの使い方 ͕ ҋɻ 䚶 8
10. セマフォの使い方 ത 㦨 ɾ ळ ባ 9
11. セマフォの使い方 ത ͕ _ ɻ ໨ʯ ṩ 10
12. セマフォの使い方 ത ii. ʮ \ ϚΠφε ͳ ͷͰ . . . 11
13. セマフォの使い方 ѱ͍ॴ͕ i.ɺ ࡿ ʮ \ ϚΠφε ͳ ͷͰ . . . 12
14. セマフォの使い方 തવ Ͱ ※㰏 ۚ՟Ͱ 䡦 ʮ \ ϚΠφε ͳ ͷͰ . . . 13
15. セマフォの使い方 㨐͖ ii 14
16. 実装する 1 int wait(sid_t sem) 2 { 3 io_cli(); 4 STI_RET0_IF_ERR(!isbadsem(sem)); 5 STI_RET0_IF_ERR(semtable[sem].semstate == S_USED); 6 semtable[sem].semcount--; 7 if (semtable[sem].semcount < 0) { 8 tid_t tid = get_cur_thread_tid(); 9 STI_RET0_IF_ERR(change_state(tid, WAIT)); 10 thread *t = get_thread_ptr(tid); 11 *t->sid_ptr = sem; 12 STI_RET0_IF_ERR(enqueue_sem(tid, sem)); 13 putsn_serial("enqueue tid: ", tid); 14 thread_scheduler(); 15 } 16 io_sti(); 17 return 1; 18 } 15
17. 実装する 1 int signal(sid_t sem) 2 { 3 io_cli(); 4 STI_RET0_IF_ERR(!isbadsem(sem)); 5 STI_RET0_IF_ERR(semtable[sem].semstate == S_USED); 6 if (semtable[sem].semcount < 0) { 7 semtable[sem].semcount++; 8 tid_t tid; 9 STI_RET0_IF_ERR(dequeue_sem(&tid, sem)); 10 putsn_serial("dequeue tid: ", tid); 11 STI_RET0_IF_ERR(change_state(tid, RUNNABLE)); 12 thread_scheduler(); 13 } 14 io_sti(); 15 return 1; 16 } 16
18. 使い方 雰囲気としてはこんな感じで使う。 1 pipe_t buf; 2 sid_t sem = BADSEM; 3 void consumer(void) 4 { 5 sem = create_sem(0); 6 if (wait(sem) != 1) { 7 return err; 8 } 9 char output[100]; 10 read(buf, output); 11 printf(output); 12 } 1 void producer(void) 2 { 3 while (sem == BADSEM) {} 4 write(buf, hoge); 5 if (signal(sem) != 1) { 6 return err; 7 } 8 } 17
19. 参考文献リスト • Xinu オペレーティングシステムデザイン 改訂 2 版 • モダンオペレーティングシステム • はじめての OS コードリーディング • Linux Kernel Development • インターネット上の多くの記事