# chapter8 练习
## 编程作业
### 死锁检测
目前的 mutex 和 semaphore 相关的系统调用不会分析资源的依赖情况，用户程序可能出现死锁。
我们希望在系统中加入死锁检测机制，当发现可能发生死锁时拒绝对应的资源获取请求。
一种检测死锁的算法如下：
定义如下三个数据结构：
- **可利用资源向量 Available**：含有 m 个元素的一维数组，每个元素代表可利用的某一类资源的数目，其初值是该类资源的全部可用数目，其值随该类资源的分配和回收而动态地改变。Available[j] = k，表示第 j 类资源的可用数量为 k。
- **分配矩阵 Allocation**：n × m 矩阵，表示每类资源已分配给每个线程的资源数。Allocation[i,j] = g，则表示线程 i 当前己分得第 j 类资源的数量为 g。
- **需求矩阵 Need**：n × m 的矩阵，表示每个线程还需要的各类资源数量。Need[i,j] = d，则表示线程 i 还需要第 j 类资源的数量为 d。
算法运行过程如下：
1. 设置两个向量：工作向量 Work，表示操作系统可提供给线程继续运行所需的各类资源数目，它含有 m 个元素。初始时，Work = Available；结束向量 Finish，表示系统是否有足够的资源分配给线程，使之运行完成。初始时 Finish[0..n-1] = false，表示所有线程都没结束；当有足够资源分配给线程时，设置 Finish[i] = true。
2. 从线程集合中找到一个能满足下述条件的线程：
```rust
Finish[i] == false;
Need[i,j] <= Work[j];
```
若找到，执行步骤 3，否则执行步骤 4。
3. 当线程 thr[i] 获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
```rust
Work[j] = Work[j] + Allocation[i, j];
Finish[i] = true;
```
跳转回步骤 2。
4. 如果 Finish[0..n-1] 都为 true，则表示系统处于安全状态；否则表示系统处于不安全状态，即出现死锁。
出于兼容性和灵活性考虑，我们允许进程按需开启或关闭死锁检测功能。为此我们将实现一个新的系统调用：`enable_deadlock_detect`。
**enable_deadlock_detect**：
- syscall ID: 469
- 功能：为当前进程启用或禁用死锁检测功能。
```rust
fn enable_deadlock_detect(&self, _caller: Caller, is_enable: i32) -> isize
```
- 参数：
- is_enable: 为 1 表示启用死锁检测，0 表示禁用死锁检测。
- 说明：
- 开启死锁检测功能后，`mutex_lock` 和 `semaphore_down` 如果检测到死锁，应拒绝相应操作并返回 `-0xDEAD`（十六进制值）。
- 简便起见可对 mutex 和 semaphore 分别进行检测，无需考虑二者（以及 `waittid` 等）混合使用导致的死锁。
- 返回值：如果出现了错误则返回 -1，否则返回 0。
- 可能的错误：
- 参数不合法
- 死锁检测开启失败
### 实验要求
- 在 tg-rcore-tutorial-ch8 目录下完成实验。
- 目录结构说明：
```
tg-rcore-tutorial-ch8/
├── Cargo.toml（内核配置文件）
├── src/（内核源代码，需要修改）
│ ├── main.rs（内核主函数，包括系统调用接口实现）
│ ├── fs.rs（文件系统相关）
│ ├── process.rs（进程结构）
│ ├── processor.rs（进程/线程管理器）
│ └── virtio_block.rs（VirtIO 块设备实现）
└── tg-rcore-tutorial-user/（用户程序，运行时自动拉取，无需修改）
└── src/bin（测试用例）
```
> **说明**：
> - `tg-rcore-tutorial-user` 会在运行时自动拉取到 `tg-rcore-tutorial-ch8/tg-rcore-tutorial-user` 目录下
> - 只需修改 `tg-rcore-tutorial-ch8/src/` 目录下的内核代码
- 运行练习测例：
```bash
cargo run --features exercise
```
然后在终端中输入 `tg-rcore-tutorial-ch8_usertest` 运行，这个测例打包了所有你需要通过的测例。
- 测试练习测例：
```bash
./test.sh exercise
```
### 说明
- 由于本次实验框架变动较大，且改动较为复杂，为降低同学们的工作量，本次实验不要求合并之前的实验内容，只需通过 ch8 的全部测例和其他章节的基础测例即可。