线程调度策略分析

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[标题]
线程调度策略分析

内容提要:
线程调度策略模型介绍及分析

说明:
线程调度策略

在AIX 中，取决于用户线程映射到核心线程的方式，可以有三种不同的调度方式
▶ 1:1 方式
▶ M:1 方式
▶ M:N 方式
核心线程既轻量级线程。用户线程映射到核心线程的处理是通过虚拟处理器（VP ）完成的，
换句话说，用户线程的调度首先映射到VP, 由VP 调度，VP 是一个核心线程，或者是绑定到核
心线程的结构。下面将给出这三种方式的详细介绍。
1 ） 1:1 调度方式
在这种方式中，每一个用户线程绑定到一个VP 上，即一个核心线程，而VP 并不一定绑定到
物理的CPU ，除非是执行绑定到CPU 的操作。从用户级看，每一个VP 就是一颗可以运行用户
代码或者系统调用的CPU 。绑定到VP 的线程，将直接被核心调度器调度，具有系统级的范围。
可以用图示的方式直观的标示如下：

2 ） M:1 调度方式
在M:1 调度方式下，所有的用户线程映射到一个VP 即一个核心线程。这种映射
方式是有POSIX 线程库调度器完成的，所有的用户线程编程工具完全有POSIX
线程库管理。这种调度方式可适用于任何UNIX 系统，特别是在一些传统的单线
程系统中，使用更广泛，图示如下：


3 ） M:N 调度方式
在M:N 的调度方式下，几个用户线程可共享同一个VP ，或者同一个VP 共享池。一个未
绑定VP 的用户线程，可以称为本地或进程范围的线程，这样的线程不能用核心调度器
直接调度，POSIX 线程库调度器将处理用户线程到VP 的映射，然后核心调度器将直接
调度与之相关的核心线程。在三种调度方式中，这是最复杂、最有效的一种调度策略。
用户及线程编程工具被POSIX 线程和核心线程共享。图示如下：

进程调度是UNIX 的核心组成部分，按照一定的调度策略，调度处于运行状态的进程。
从AIX4.3 版本开始，AIX 在进程级别支持线程的调度，用户线程调度器由POSIX 线程库
提供，支持M:N 调度模式。对应于用户线程，POSIX 线程库调度器有一个或一组VP 对应，
这种对应方式，为进程创建多个线程，充分利用核心资源提供了支持。
POSIX 线程库通过编程控制线程的调度，有两种不同的实现方法：
1 ） 常见线程时设置调度属性值
2 ） 动态的改变调度属性值
另外，AIX 操作系统也为用户改变线程的调度提供了相应的环境变量。
AIX 系统支持三种不同POSIX 线程调度策略：
1 ） SCHED_FIFO ，先进先出的调度策略。每一线程都有一固定的优先级，当多个线程
具有同一优先级时，各线程按照先进先出的策略调度运行，直至结束。
2 ） SCHED_RR ，Round_robin(RR) 调度方式，每一线程具有固定的优先级，当多个线程具
有同一优先级时，按照先进先出的调度策略，运行固定的时间片。
3 ） SCHED_OTHER ，这是AIX 缺省的调度策略，每一线程都有一初始的优先级，但是随着
线程的运行而动态的改变优先级。
通常情况下，应用程序应使用缺省的调度策略，对一些特殊的应用程序，要求使用固定
的优先级时，可以考虑使用SCHED_RR 或SCHED_FIFO 的调度策略。使用RR 策略是应确定
所有的线程都有固定的优先级，这种调度策略对使用线程读取传感器或写控制器时特别有效。
在使用FIFO 调度策略时应注意，因为线程除非被某些调用阻塞，否则将一直运行至结束，
所以对高优先级的线程会造成负面的影响。
AIX 操作系统也提供一些环境变量影响线程的调度策略，这里只介绍两个环境变量
AIXTHREAD_SCOPE 和AIXTHREAD_MNRATIO 。
AIXTHREAD_SCOPE ：如果线程使用缺省的线程属性值创建，这个值可以设定线程的范围，
使用方法为：
AIXTHREAD_SCOPE=[P|S]
P 标示进程范围，S 标示系统范围，如果没有设定此环境变量，则作用于进程范围，执行M:N 的
调度方式，如制定此值为S ，则使用1:1 的调度方式。
AIXTHREAD_MNRATIO ：这个环境变量，将指定用户线程与核心线程之间的映射比例，设定
方法为：
AIXTHREAD_MNRATION=p:k
k 是对应于用户线程p 的核心线程数，对于p ，k 值由以下几种处理：
1 ） 如AIXTHREAD_SCOPE 值为S ，则为用户线程与核心线程的比率为1:1
2 ） 如AIXTHREAD_SCOPE 值为P ，则缺省比率为8:1 ，否则为设定值
3 ） 如k 值大于p 值，则认为是1:1 的对应比率