wip(lab/5): add counter

docs/labs/0x05/tasks.md

@@ -517,6 +517,8 @@ pub struct ProcessData {
 
     但在多核处理器下，`Semaphore` 的实现可能会涉及到多个核心的并发访问，因此需要使用 `Mutex` 来提供更细粒度的锁保护。在进行添加、删除操作时，对 `RwLock` 使用 `write` 获取写锁，而在进行 `signal`、`wait` 操作时，对 `RwLock` 使用 `read` 来获取更好的性能和控制。
 
+    综上考量，这里就保留了 `Mutex` 的使用。
+
 请参考实验代码给出的相关注释内容，完成信号量的实现。最后将 `Semaphore` 的操作层层向上传递（或者说自上向下层层委托具体实现），实现作为系统调用的 `sys_sem`：
 
 ```rust
@@ -539,6 +541,31 @@ pub fn sys_sem(args: &SyscallArgs, context: &mut ProcessContext) {
 
 #### 多线程计数器
 
+在所给代码的 `pkg/app/counter` 中实现了一个多线程计数器，多个线程对一个共享的计数器进行累加操作，最终输出计数器的值。
+
+为了提供足够大的可能性来触发竞态条件，该程序使用了一些手段来刻意构造一个临界区，这部分代码不应被修改。
+
+你需要通过上述**两种方式**，分别保护该临界区，使得计数器的值最终为 `800`。
+
+!!! note "尝试修改代码，使用**两组线程**分别测试 `SpinLock` 和 `Semaphore`"
+
+    一个参考代码行为如下，你可以在 `test_spin` 和 `test_semaphore` 中分别继续 `fork` 更多的进程用来实际测试：
+
+    ```rust
+    fn main() -> isize {
+        let pid = sys_fork();
+
+        if pid == 0 {
+            test_semaphore();
+        } else {
+            test_spin();
+            sys_wait_pid(pid);
+        }
+
+        0
+    }
+    ```
+
 #### 哲学家的晚饭
 
 #### 消息队列

src/0x05/pkg/app/counter/Cargo.toml

@@ -0,0 +1,7 @@
+[package]
+name = "ysos_counter"
+version = "0.1.0"
+edition = "2021"
+
+[dependencies]
+lib = { path="../../lib", package="yslib"}

src/0x05/pkg/app/counter/src/main.rs

@@ -0,0 +1,68 @@
+#![no_std]
+#![no_main]
+
+use lib::*;
+
+extern crate lib;
+
+const THREAD_COUNT: usize = 8;
+static mut COUNTER: isize = 0;
+
+fn main() -> isize {
+    let mut pids = [0u16; THREAD_COUNT];
+
+    for i in 0..THREAD_COUNT {
+        let pid = sys_fork();
+        if pid == 0 {
+            do_counter_inc();
+            sys_exit(0);
+        } else {
+            pids[i] = pid; // only parent knows child's pid
+        }
+    }
+
+    let cpid = sys_get_pid();
+    println!("process #{} holds threads: {:?}", cpid, &pids);
+    sys_stat();
+
+    for i in 0..THREAD_COUNT {
+        println!("#{} waiting for #{}...", cpid, pids[i]);
+        sys_wait_pid(pids[i]);
+    }
+
+    println!("COUNTER result: {}", unsafe { COUNTER });
+
+    0
+}
+
+fn do_counter_inc() {
+    for _ in 0..100 {
+        // FIXME: protect the critical section
+        inc_counter();
+    }
+}
+
+/// Increment the counter
+///
+/// this function simulate a critical section by delay
+/// DO NOT MODIFY THIS FUNCTION
+fn inc_counter() {
+    unsafe {
+        delay();
+        let mut val = COUNTER;
+        delay();
+        val += 1;
+        delay();
+        COUNTER = val;
+    }
+}
+
+#[inline(never)]
+#[no_mangle]
+fn delay() {
+    for _ in 0..0x100 {
+        core::hint::spin_loop();
+    }
+}
+
+entry!(main);