Add threads tests.
authorBen Pfaff <blp@cs.stanford.edu>
Fri, 17 Sep 2004 06:53:04 +0000 (06:53 +0000)
committerBen Pfaff <blp@cs.stanford.edu>
Fri, 17 Sep 2004 06:53:04 +0000 (06:53 +0000)
src/tests/threads/p1-1.c [new file with mode: 0644]
src/tests/threads/p1-2.c [new file with mode: 0644]
src/tests/threads/p1-3.c [new file with mode: 0644]
src/tests/threads/p1-4.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/tests/threads/p1-1.c b/src/tests/threads/p1-1.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cd1b8b9
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,121 @@
+/* Problem 1-1: Alarm Clock tests.
+
+   These tests will work with Pintos "out of the box" because an
+   implementation of timer_sleep() that "busy-waits" is
+   included.  You need to replace that implementation with one
+   that doesn't busy-wait.
+
+   Based on a test originally submitted for Stanford's CS 140 in
+   winter 1998 by Rob Baesman <rbaesman@cs.stanford.edu>, Ben
+   Taskar <btaskar@cs.stanford.edu>, and Toli Kuznets
+   <tolik@cs.stanford.edu>. */
+
+/* If you've implemented thread_join(), you can uncomment this. */
+/*#define THREAD_JOIN_IMPLEMENTED*/
+
+#include "threads/test.h"
+#include <stdio.h>
+#include "threads/synch.h"
+#include "threads/thread.h"
+#include "devices/timer.h"
+
+static void test_sleep (int iterations);
+
+void
+test (void) 
+{
+  test_sleep (1);
+  test_sleep (7);
+}
+
+struct sleep_thread_data 
+  {
+    int64_t start;              /* Start time. */
+    int duration;               /* Number of ticks to sleep. */
+    int iterations;             /* Number of iterations to run. */
+    int *product;               /* Largest product so far. */
+    struct lock *lock;          /* Lock on access to `product'. */
+    struct semaphore done;      /* Completion semaphore. */
+    tid_t tid;                  /* Thread ID. */
+  };
+
+static void sleeper (void *);
+
+static void
+test_sleep (int iterations) 
+{
+  struct sleep_thread_data threads[5];
+  const int thread_cnt = sizeof threads / sizeof *threads;
+  struct lock lock;
+  int64_t start;
+  int product;
+  int i;
+
+  printf ("\n"
+          "Testing %d sleeps per thread.\n"
+          "If successful, product of iteration count and\n"
+          "sleep duration will appear in nondescending order.\n",
+          iterations);
+
+  /* Start all the threads. */
+  product = 0;
+  lock_init (&lock, "product");
+  start = timer_ticks ();
+  for (i = 0; i < thread_cnt; i++)
+    {
+      struct sleep_thread_data *t;
+      char name[16];
+      
+      snprintf (name, sizeof name, "thread %d", i);
+      t = threads + i;
+      t->start = start;
+      t->duration = (i + 1) * 10;
+      t->iterations = iterations;
+      t->product = &product;
+      t->lock = &lock;
+      sema_init (&t->done, 0, name);
+      t->tid = thread_create (name, PRI_DEFAULT, sleeper, t);
+    }
+  
+  /* Wait for all the threads to finish. */
+  for (i = 0; i < thread_cnt; i++) 
+    {
+#ifdef THREAD_JOIN_IMPLEMENTED
+      thread_join (threads[i].tid);
+#else
+      sema_down (&threads[i].done);
+#endif
+    }
+
+  printf ("...done\n");
+}
+
+static void
+sleeper (void *t_) 
+{
+  struct sleep_thread_data *t = t_;
+  int i;
+
+  for (i = 1; i <= t->iterations; i++) 
+    {
+      int old_product;
+      int new_product = i * t->duration;
+
+      timer_sleep ((t->start + new_product) - timer_ticks ());
+
+      lock_acquire (t->lock);
+      old_product = *t->product;
+      *t->product = new_product;
+      lock_release (t->lock);
+
+      printf ("%s: duration=%d, iteration=%d, product=%d\n",
+              thread_name (), t->duration, i, new_product);
+
+      if (old_product > new_product)
+        printf ("%s: Out of order sleep completion (%d > %d)!\n",
+                thread_name (), old_product, new_product);
+    }
+  
+  /* Signal completion. */
+  sema_up (&t->done);
+}
diff --git a/src/tests/threads/p1-2.c b/src/tests/threads/p1-2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fb39bb1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,105 @@
+/* Problem 1-2: Join tests.
+
+   Based on a test originally submitted for Stanford's CS 140 in
+   winter 1998 by Rob Baesman <rbaesman@cs.stanford.edu>, Ben
+   Taskar <btaskar@cs.stanford.edu>, and Toli Kuznets
+   <tolik@cs.stanford.edu>.  Later modified by shiangc, yph, and
+   arens. */
+#include "threads/test.h"
+#include <stdio.h>
+#include "threads/interrupt.h"
+#include "threads/thread.h"
+
+static void simple_test (void);
+static void quick_test (void);
+static void multiple_test (void);
+
+void
+test (void) 
+{
+  simple_test ();
+  quick_test ();
+  multiple_test ();
+}
+
+static thread_func simple_thread_func;
+static thread_func quick_thread_func;
+
+static void
+simple_test (void) 
+{
+  tid_t tid0;
+  
+  printf ("\n"
+          "Testing simple join.\n"
+          "Thread 0 should finish before thread 1 starts.\n");
+  tid0 = thread_create ("0", PRI_DEFAULT, simple_thread_func, "0");
+  thread_yield ();
+  thread_join (tid0);
+  simple_thread_func ("1");
+  printf ("Simple join test done.\n");
+}
+
+static void
+quick_test (void) 
+{
+  tid_t tid2;
+  
+  printf ("\n"
+          "Testing quick join.\n"
+          "Thread 2 should finish before thread 3 starts.\n");
+
+  tid2 = thread_create ("2", PRI_DEFAULT, quick_thread_func, "2");
+  thread_yield ();
+  thread_join (tid2);
+  simple_thread_func ("3");
+  printf ("Quick join test done.\n");
+}
+
+static void
+multiple_test (void) 
+{
+  tid_t tid4, tid5;
+  
+  printf ("\n"
+          "Testing multiple join.\n"
+          "Threads 4 and 5 should finish before thread 6 starts.\n");
+
+  tid4 = thread_create ("4", PRI_DEFAULT, simple_thread_func, "4");
+  tid5 = thread_create ("5", PRI_DEFAULT, simple_thread_func, "5");
+  thread_yield ();
+  thread_join (tid4);
+  thread_join (tid5);
+  simple_thread_func ("6");
+  printf ("Multiple join test done.\n");
+}
+
+void 
+simple_thread_func (void *name_) 
+{
+  const char *name = name_;
+  int i;
+  
+  for (i = 0; i < 5; i++) 
+    {
+      printf ("Thread %s iteration %d\n", name, i);
+      thread_yield ();
+    }
+  printf ("Thread %s done!\n", name);
+}
+
+void 
+quick_thread_func (void *name_) 
+{
+  const char *name = name_;
+  int i;
+
+  intr_disable ();
+
+  for (i = 0; i < 5; i++) 
+    {
+      printf ("Thread %s iteration %d\n", name, i);
+      thread_yield ();
+    }
+  printf ("Thread %s done!\n", name);
+}
diff --git a/src/tests/threads/p1-3.c b/src/tests/threads/p1-3.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..32c91e6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,108 @@
+/* Problem 1-3: Priority Scheduling tests.
+
+   Based on a test originally submitted for Stanford's CS 140 in
+   winter 1999 by by Matt Franklin
+   <startled@leland.stanford.edu>, Greg Hutchins
+   <gmh@leland.stanford.edu>, Yu Ping Hu <yph@cs.stanford.edu>.
+   Modified by arens. */
+
+#include "threads/test.h"
+#include <stdio.h>
+#include "threads/thread.h"
+
+static void test_preempt (void);
+static void test_fifo (void);
+static void test_donate_return (void);
+
+void
+test (void) 
+{
+  /* Make sure our prority is the default. */
+  ASSERT (thread_get_priority () == PRI_DEFAULT);
+
+  test_preempt ();
+  test_fifo ();
+  test_donate_return ();
+}
+\f
+static thread_func simple_thread_func;
+static thread_func acquire_thread_func;
+
+static void
+test_preempt (void) 
+{
+  printf ("\n"
+          "Testing priority preemption.\n");
+  thread_create ("high-priority", PRI_DEFAULT + 1, simple_thread_func, NULL);
+  printf ("The high-priority thread should have already completed.\n"
+          "Priority preemption test done.\n");
+}
+
+static void
+test_fifo (void) 
+{
+  int i;
+  
+  printf ("\n"
+          "Testing FIFO preemption.\n"
+          "5 threads will iterate 10 times in the same order each time.\n"
+          "If the order varies then there is a bug.\n");
+
+  thread_set_priority (PRI_DEFAULT + 2);
+  for (i = 0; i < 5; i++) 
+    {
+      char name[16];
+      snprintf (name, sizeof name, "%d", i);
+      thread_create (name, PRI_DEFAULT + 1, simple_thread_func, NULL);
+    }
+  thread_set_priority (PRI_DEFAULT);
+
+  printf ("FIFO preemption test done.\n");
+}
+
+static void
+test_donate_return (void) 
+{
+  struct lock lock;
+
+  printf ("\n"
+          "Testing priority donation.\n"
+          "If the statements printed below are all true, you pass.\n");
+
+  lock_init (&lock, "donor");
+  lock_acquire (&lock);
+  thread_create ("acquire1", PRI_DEFAULT + 1, acquire_thread_func, &lock);
+  printf ("This thread should have priority %d.  Actual priority: %d.\n",
+          PRI_DEFAULT + 1, thread_get_priority ());
+  thread_create ("acquire2", PRI_DEFAULT + 2, acquire_thread_func, &lock);
+  printf ("This thread should have priority %d.  Actual priority: %d.\n",
+          PRI_DEFAULT + 2, thread_get_priority ());
+  lock_release ();
+  printf ("acquire1 and acquire2 must already have finished, in that order.\n"
+          "This should be the last line before finishing this test.\n"
+          "Priority donation test done.\n");
+}
+
+static void 
+simple_thread_func (void *aux UNUSED) 
+{
+  int i;
+  
+  for (i = 0; i < 5; i++) 
+    {
+      printf ("Thread %s iteration %d\n", thread_name (), i);
+      thread_yield ();
+    }
+  printf ("Thread %s done!\n", thread_name ());
+}
+
+static void
+acquire_thread_func (void *lock_) 
+{
+  struct lock *lock = lock_;
+
+  lock_acquire (lock);
+  printf ("%s: got the lock\n", thread_name ());
+  lock_release (lock);
+  printf ("%s: done\n", thread_name ());
+}
diff --git a/src/tests/threads/p1-4.c b/src/tests/threads/p1-4.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7c97e37
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,136 @@
+/* Problem 1-4: Advanced Scheduler tests.
+
+   This depends on a correctly working Alarm Clock (Problem 1-1).
+
+   Run this test with and without the MLFQS enabled.  The
+   threads' reported test should be better with MLFQS on than
+   with it off.
+
+   Based on a test originally submitted for Stanford's CS 140 in
+   winter 1999 by by Matt Franklin
+   <startled@leland.stanford.edu>, Greg Hutchins
+   <gmh@leland.stanford.edu>, Yu Ping Hu <yph@cs.stanford.edu>.
+   Modified by arens and yph. */
+
+/* If you've implemented thread_join(), you can uncomment this. */
+/*#define THREAD_JOIN_IMPLEMENTED*/
+
+/* Uncomment to print progress messages. */
+/*#define SHOW_PROGRESS*/
+
+#include "threads/test.h"
+#include <stdio.h>
+#include "threads/synch.h"
+#include "threads/thread.h"
+
+static thread_func io_thread;
+static thread_func cpu_thread;
+static thread_func io_cpu_thread;
+
+void
+test (void) 
+{
+  static const thread_func *funcs[] = {io_thread, cpu_thread, io_cpu_thread};
+  static const char *names[] = {"IO", "CPU", "IO & CPU"};
+  struct semaphore done[3];
+  tid_t tids[3];
+
+  printf ("\n"
+          "Testing multilevel feedback queue scheduler.\n");
+
+  /* Start threads. */
+  for (i = 0; i < 3; i++) 
+    {
+      sema_init (&done[i], 0);
+      tids[i] = thread_create (names[i], PRI_DEFAULT, funcs[i], &done[i]);
+    }
+
+  /* Wait for threads to finish. */
+  for (i = 0; i < 3; i++)
+    {
+#ifdef THREAD_JOIN_IMPLEMENTED
+      thread_join (tids[i]);
+#else
+      sema_down (&done[i]);
+#endif
+    }
+  printf ("Multilevel feedback queue scheduler test done.\n");
+}
+
+static void
+cpu_thread (void *sema_) 
+{
+  struct semaphore *sema = sema_;
+  int64_t start = timer_ticks ();
+  struct lock lock;
+  int i;
+
+  lock_init (&lock, "cpu");
+
+  for (i = 0; i < 5000; i++)
+    {
+      lock_acquire (&lock);
+#ifdef SHOW_PROGRESS
+      printf ("CPU intensive: %d\n", thread_get_priority ());
+#endif
+      lock_release (&lock);
+    }
+
+  printf ("CPU bound thread finished in %"PRI64d" ticks.\n",
+          timer_elapsed (start));
+  
+  sema_up (sema);
+}
+
+static void
+io_thread (void *sema_) 
+{
+  struct semaphore *sema = sema_;
+  int64_t start = timer_ticks ();
+  int i;
+
+  for (i = 0; i < 1000; i++) 
+    {
+      timer_sleep (10); 
+#ifdef SHOW_PROGRESS
+      printf ("IO intensive: %d\n", thread_get_priority ());
+#endif
+    }
+
+  printf ("IO bound thread finished in %"PRI64d" ticks.\n",
+          timer_elapsed (start));
+  
+  sema_up (sema);
+}
+
+static void
+io_cpu_thread (void *sema_) 
+{
+  struct semaphore *sema = sema_;
+  struct lock lock;
+  int64_t start = timer_ticks ();
+  int i;
+
+  lock_init (&lock, "io & cpu");
+
+  for (i = 0; i < 800; i++) 
+    {
+      int j;
+      
+      timer_sleep (10);
+
+      for (j = 0; j < 15; j++) 
+        {
+          lock_acquire (&lock);
+#ifdef SHOW_PROGRESS
+          printf ("Alternating IO/CPU: %d\n", thread_get_priority ());
+#endif
+          lock_release (&lock);
+        }
+    }
+
+  printf ("Alternating IO/CPU thread finished in %"PRI64d" ticks.\n",
+          timer_elapsed (start));
+  
+  sema_up (sema);
+}