代码：https://github.com/RedemptionC/xv6-riscv-6s081/tree/lock

本实验主要是重新设计锁，增加并行性

分别是为kmem和bcache设计

memory allocator

https://blog.csdn.net/RedemptionC/article/details/108127655 这里对kalloc做了一点基本的分析

他的设计是所有的cpu（NCPU为8，但是实际是3个）都使用一个freelist，这样lock contention就很高

要做的改进是为每一个cpu设置一个free list，每个freelist一个锁，这样不同的cpu就能独立的进行分配

首先修改结构体的定义，改为定义一个结构体数组：

struct kmem{struct spinlock lock;struct run *freelist;
};struct kmem kmems[3];

然后在kinit中初始化三个锁，仍然用freerange将全部内存分配给调用它的cpu

void
kinit()
{printf("[kinit] cpu id %d\n",getcpu());for(int i=0;i<3;i++)initlock(&kmems[i].lock, "kmem");freerange(end, (void*)PHYSTOP);
}

其实这里如果将全部的内存均匀的分给每个cpu的freelist，会更好，但是不管怎样，都会面临这样一个问题：当前cpu的freelist为空，但是其他cpu的freelist不为空，此时就需要向其他cpu借内存

修改kalloc

void *
kalloc(void)
{// printf("[kalloc] cpu id %d\n",getcpu());// printkmem();struct run *r;int hart=getcpu();acquire(&kmems[hart].lock);r = kmems[hart].freelist;if(r)kmems[hart].freelist = r->next;release(&kmems[hart].lock);if(!r){// 当前cpu对应的freelist为空 需要从其他cpu对应的freelist借r=steal(hart);}if(r)memset((char*)r, 5, PGSIZE); // fill with junkreturn (void*)r;
}

void *
steal(int skip){// printf("cpu id %d\n",getcpu());struct run * rs=0;for(int i=0;i<3;i++){// 当前cpu的锁已经在外面获取了，这里为了避免死锁，需要跳过if(holding(&kmems[i].lock)){continue;}acquire(&kmems[i].lock);if(kmems[i].freelist!=0){rs=kmems[i].freelist;kmems[i].freelist=rs->next;release(&kmems[i].lock);return (void *)rs;}release(&kmems[i].lock);}// 不管还有没有，都直接返回，不用panicreturn (void *)rs;
}

执行kfree的时候，只要将内存回收到当前cpu的freelist即可

这样，即可通过kalloctest：

Buffer cache

在bio.c中，可以看到，所有的buffer都被组织到了一条链表中，因此如果有多个进程要使用buffer，他们并发的请求只能被顺序的处理

指导书给出了一种优化的办法：使用哈希表，separate chaining的方式来组织buffer，使用blockno作为key

具体我在代码注释里写的很清楚了：

// Buffer cache.
//
// The buffer cache is a linked list of buf structures holding
// cached copies of disk block contents.  Caching disk blocks
// in memory reduces the number of disk reads and also provides
// a synchronization point for disk blocks used by multiple processes.
//
// Interface:
// * To get a buffer for a particular disk block, call bread.
// * After changing buffer data, call bwrite to write it to disk.
// * When done with the buffer, call brelse.
// * Do not use the buffer after calling brelse.
// * Only one process at a time can use a buffer,
//     so do not keep them longer than necessary.#include "types.h"
#include "param.h"
#include "spinlock.h"
#include "sleeplock.h"
#include "riscv.h"
#include "defs.h"
#include "fs.h"
#include "buf.h"#define NBUCKETS 13struct {// 每个bucket一个lock// hashbucket.next是当前bucket的MRUstruct spinlock lock[NBUCKETS];struct buf buf[NBUF];struct buf hashbucket[NBUCKETS];
} bcache;int bhash(int blockno){return blockno%NBUCKETS;
}void
binit(void)
{struct buf *b;for(int i=0;i<NBUCKETS;i++){initlock(&bcache.lock[i], "bcache.bucket");// 仍然将每个bucket的头节点都指向自己b=&bcache.hashbucket[i];b->prev = b;b->next = b;}// 此时因为buffer没有和磁盘块对应起来，所以blockno全部为初始值0，将其全部放在第一个bucket中// 至于其他bucket缺少buffer该怎么解决，在bget里阐述for(b = bcache.buf; b < bcache.buf+NBUF; b++){// 虽然看起来复杂了点，但仍然是插在表头b->next = bcache.hashbucket[0].next;b->prev = &bcache.hashbucket[0];initsleeplock(&b->lock, "buffer");bcache.hashbucket[0].next->prev = b;bcache.hashbucket[0].next = b;}
}// Look through buffer cache for block on device dev.
// If not found, allocate a buffer.
// In either case, return locked buffer.
static struct buf*
bget(uint dev, uint blockno)
{struct buf *b;int h=bhash(blockno);acquire(&bcache.lock[h]);// 首先在blockno对应的bucket中找，refcnt可能为0，也可能不为0for(b = bcache.hashbucket[h].next; b != &bcache.hashbucket[h]; b = b->next){if(b->dev == dev && b->blockno == blockno){b->refcnt++;release(&bcache.lock[h]);acquiresleep(&b->lock);return b;}}// 如果在h对应的bucket中没有找到，那么需要到其他bucket中找，这种情况不会少见，因为// binit中，我们就把所有的buffer都插入到了第一个bucket中（当时blockno都是0// 此时原来bucket的锁还没有释放，因为我们在其他bucket中找到buffer后，还要将其插入到原bucket中int nh=(h+1)%NBUCKETS; // nh表示下一个要探索的bucket，当它重新变成h，说明所有的buffer都bussy（refcnt不为0），此时// 如之前设计的，panicwhile(nh!=h){acquire(&bcache.lock[nh]);// 获取当前bocket的锁for(b = bcache.hashbucket[nh].prev; b != &bcache.hashbucket[nh]; b = b->prev){if(b->refcnt == 0) {b->dev = dev;b->blockno = blockno;b->valid = 0;b->refcnt = 1;// 从原来bucket的链表中断开b->next->prev=b->prev;b->prev->next=b->next;release(&bcache.lock[nh]);// 插入到blockno对应的bucket中去// 												


											

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