这个实验需要在 lock 分支上操作，在操作之前，我们需要把代码切换到 lock 分支，操作如下：
# 代码采用 git 管理，git 里面有多个分支 branch ，查看代码的分支
git branch -a
# 切换到 lock 分支
git checkout lock
代码切换到 lock 分支之后，我们用 VSCode 查看代码。首先，验证 lock 分支代码本身是正确可运行的，执行下面命令：
# 首先验证 lock 分支的代码是正确可运行的
make qemu
# 模拟器运行起来之后，输入下面命令 查看本章节的测试程序输出
# 程序输出的内容后面会解释是什么含义
kalloctest
锁是用于多CPU相互竞争共享资源的时候，所以我们必须确保我们是真的模拟了多个CPU，这样锁机制才有意义。检查 Makefile 文件里面的配置：
在做实验之前，有一些关于XV6内核的基础知识你需要知道，这些知识方便你理解实验到底要做什么。
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XV6 系统会对系统 锁的请求 做统计，统计请求了锁多少次，成功多少次，失败多少次（别的进程已经获取了锁，你的程序这时请求锁就会失败，算失败一次，你的程序可以等一会再请求，如果别的进程还是没有释放锁，那你的程序再失败一次，继续等待，继续重试 ...）。
所有这些统计是 XV6 内核自己统计的，你可以读取统计信息，获得系统锁的使用情况。写程序读取系统的统计信息如下：
关键代码 open("statistics", O_RDONLY)，buf 里面就是读取出来的内容
int statistics(void *buf, int sz) { int fd, i, n; fd = open("statistics", O_RDONLY); if(fd < 0) { fprintf(2, "stats: open failed\n"); exit(1); } for (i = 0; i < sz; ) { if ((n = read(fd, buf+i, sz-i)) < 0) { break; } i += n; } close(fd); return i; }
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lock 分支代码自带了一个程序 user/kalloctest.c ，这个程序的作用：
（1）fork 两个进程，每个进程独立运行（3个CPU，2个进程，所以两个进程可以同时运行，相互竞争资源）
（2）每个进程使用系统调用 sbrk ，让系统内核 （分配内存、释放内存）连续操作十万次
（3）由于两个进程是同时运行，它们会相互抢内存，内核需要保证分配内存的过程是并发安全的（用锁保证并发安全）
（4）内核对锁的请求、获取、释放、成功、失败会统计数据保存在 statistics 中
（5）kalloctest 读取内核的 statistics 数据，并且打印出来，让你可以看到内核锁的使用情况
（6）kalloctest 开始获取一次 锁失败次数， 然后 fork 进程，结束再获取一次 锁失败次数，如果两次差值 < 10 就算测试通过
意思是 fork 的进程经过 10万次内存申请释放，失败次数不到10次，说明内存锁的效率很高
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kalloctest 读取内核的 statistics 数据，显示如下：
# 我们只需要关注这一块就够了 --- lock kmem/bcache stats lock: kmem: #fetch-and-add 41021 #acquire() 433016 lock: bcache: #fetch-and-add 0 #acquire() 340 # 解释如下 lock: kmem: #fetch-and-add 41021 #acquire() 433016 内核分配锁，请求 433016 次， 失败 41021 次 lock: bcache: #fetch-and-add 0 #acquire() 340 文件缓存锁，请求 340 次，失败 0 次--- top 5 contended locks: lock: kmem: #fetch-and-add 41021 #acquire() 433016 lock: proc: #fetch-and-add 22436 #acquire() 116501 lock: virtio_disk: #fetch-and-add 8424 #acquire() 57 lock: proc: #fetch-and-add 5528 #acquire() 116579 lock: proc: #fetch-and-add 3416 #acquire() 116579 tot= 41021 tot 就是 lock: kmem 的失败次数 kalloctest 使用 tot 的两次差值来判断是否通过测试，差值 < 10 就算通过 1. 开始前，获取一次 tot 2. fork 两个进程，同时10万次分配内存、释放内存 3. 结束，获取一次 tot 4. 两次 toto 差值小于 10 ，就算通过，说明 分配10万次内存，锁失败不到10次 -
（1）你需要改内核代码，提高锁的使用效率，让失败次数减少
（2）内核代码改了，怎么知道自己改的有没有效果？ 运行 kalloctest 程序查看数据有没有改善（失败次数明显变少）
（2）kalloctest 不要改动，这个程序只是打印内核统计数据，方便你知道自己改内核有没有效果的
