修改xv6调度算法后队列等级变更触发死循环如何排查

问题排查 #

• 致命语法嵌套错误：外层的for(;;)是无限循环，你将进程状态更新逻辑写在这个循环内部，但是循环没有任何跳出机制，真正负责进程切换、执行的代码写在这个无限循环的外部，永远不会被执行，系统直接卡在状态更新的死循环里。同时函数末尾多了一个冗余的右大括号，本身存在语法问题。
• 调度逻辑错误：你当前仅筛选queuelevel == 3的进程执行，但进程时间片耗尽后会执行queuelevel--降级，所有进程执行过一次后就会被降到3以下，再也不会被调度器选中，自然没有后续输出。
• 锁使用错误：你在for(;;)循环内获取ptable.lock后，没有在循环内释放锁，会一直持有进程表全局锁，其他上下文无法修改进程状态，直接触发死锁。
• 输出参数类型不匹配：cprintf中你用%d格式符输出c->proc（结构体指针类型），会引发输出异常甚至内存访问崩溃。
• idlecount逻辑错误：p->idlecount++被放在if(p->iterationsleft == 0)分支内，仅当进程时间片耗尽时才会累加，完全不符合该字段统计进程等待调度时长的设计逻辑。

修复方案 #

首先调整嵌套结构，将进程切换逻辑放到for(;;)循环内部，同时修改调度筛选逻辑，按优先级从高到低选择进程，补充锁释放逻辑，示例修复代码如下：

void
scheduler(void)
{
  struct proc *p;
  struct cpu *c = mycpu();
  c->proc = 0;

  for(;;){
    // Enable interrupts on this processor.
    sti();

    acquire(&ptable.lock);
    
    // 先更新所有RUNNABLE进程的状态
    for (p = ptable.proc; p < &ptable.proc[NPROC]; p++) {
      if (p->state == RUNNABLE) {  
        p->idlecount++; // idlecount每次调度周期都累加，代表等待次数
        if (p->iterationsleft == 0) {
          p->idlecount = 0;
          if (p->queuelevel == 0) {
            p->iterationsleft = 500;
          } else if (p->queuelevel == 1) {
            p->iterationsleft = 24;
            p->queuelevel--;
          } else if (p->queuelevel == 2) {
            p->iterationsleft = 16;
            p->queuelevel--;
          } else if (p->queuelevel == 3) {
            p->iterationsleft = 8;
            p->queuelevel--;
          }
        }
        // 可选补充： idlecount超过阈值时提升队列等级，避免进程饥饿
      }
    }

    // 按优先级从高到低找可运行进程，这里假设queuelevel数值越高优先级越高
    struct proc *selected = 0;
    int highest_level = -1;
    for(p = ptable.proc; p < &ptable.proc[NPROC]; p++){
      if(p->state != RUNNABLE)
        continue;
      if(p->queuelevel > highest_level) {
        highest_level = p->queuelevel;
        selected = p;
      }
    }
      
    if(selected) {
      // Switch to chosen process.
      selected->idlecount = 0;
      selected->iterationsleft--;
      
      c->proc = selected;
      switchuvm(selected);
      selected->state = RUNNING;
      
      swtch(&(c->scheduler), selected->context);
      switchkvm();
      
      // Process is done running for now.
      cprintf("Pos in queue: %d , Idle Count: %d , Iterations left: %d0ms.\n , Process [%s:%d] is running. \n", selected->queuelevel, selected->idlecount, selected->iterationsleft, selected->name, selected->pid);
      c->proc = 0;
    }

    release(&ptable.lock);
  }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者dmesser