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2017年(12)

2016年(78)

分类: C/C++

2016-07-18 17:07:36

POSIX.1线程属性及优先级设置

    By zieckey
    All Right Reserved
    
    线程的属性由pthread_attr_t结构类型表示。

    在使用pthread_attr_t之前,需要调用pthread_attr_init对其初始化。pthread_attr_init为pthread_attr_t结构里面的各个属性设置默认值。程序可以修改这些值,定制线程的各个属性。在使用完pthread_attr_t后,需要调用pthread_attr_destroy,完成一些清理工作。
[cpp]
int pthread_attr_init ( pthread_attr_t *attr );
int pthread_attr_destroy ( pthread_attr_t *attr );
[/cpp]
    无需了解pthread_attr_t的具体结构,POSIX.1指定了一系列方法获取和设置pthread_attr_t结构里面的各个属性。
   
    (1)分离状态(detached state):若线程终止时,线程处于分离状态,系统不保留线程终止的状态。当不需要线程的终止状态时,可以分离线程(调用pthread_detach 函数)。若在线程创建的时候,就已经知道以后不需要使用线程的终止状态时,可以在线程创建属性里面指定该状态,那么线程一开始就处于分离状态。通过下面两个函数,设置和获取线程的分离属性。
[cpp]
    int pthread_attr_getdetachstate ( const pthread_attr_t *attr, int *state );
    int pthread_attr_setdetachstate ( pthread_attr_t *attr, int state );
[/cpp]
    该属性的可选值有:PTHREAD_CREATE_DETACHED、PTHREAD_CREATE_JOINABLE。

    (2)栈地址(stack address):POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。当然也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。当进程栈地址空间不够用时,指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr两个函数分别设置和获取线程的栈地址。传给pthread_attr_setstackaddr函数的地址是缓冲区的低地址(不一定是栈的开始地址,栈可能从高地址往低地址增长)。
[cpp]
    int pthread_attr_getstackaddr ( const pthread_attr_t *attr, void **addr );
    int pthread_attr_setstackaddr ( pthread_attr_t *attr, void *addr );
[/cpp]

    (3)栈大小(stack size):当系统中有很多线程时,可能需要减小每个线程栈的默认大小,防止进程的地址空间不够用;当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时,可能需要增大线程栈的默认大小。函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize被提供。
[cpp]
    int pthread_attr_getstacksize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *size );
    int pthread_attr_setstacksize ( pthread_attr_t *attr, size_t size );
[/cpp]
    函数pthread_attr_getstack和pthread_attr_setstack函数可以同时操作栈地址和栈大小两个属性:
[cpp]
    int pthread_attr_getstack ( const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *size );
    int pthread_attr_setstack ( pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t size );
[/cpp]

    (4)栈保护区大小(stack guard size):在线程栈顶留出一段空间,防止栈溢出。当栈指针进入这段保护区时,系统会发出错误,通常是发送信号给线程。该属性默认值是PAGESIZE大小,该属性被设置时,系统会自动将该属性大小补齐为页大小的整数倍。当改变栈地址属性时,栈保护区大小通常清零。
[cpp]
    int pthread_attr_getguardsize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize );
    int pthread_attr_setguardsize ( pthread_attr_t *attr, size_t guardsize );
[/cpp]

    (5)线程优先级(priority):新线程的优先级为 0。
[cpp]
    int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *restrict attr, struct sched_param *restrict param);
    int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *restrict attr, const struct sched_param *restrict param);
[/cpp]

    (6)继承父进程优先级(inheritsched):新线程不继承父线程调度优先级(PTHREAD_EXPLICIT_SCHED)
   
    (7)调度策略(schedpolicy):新线程使用 SCHED_OTHER 调度策略。线程一旦开始运行,直到被抢占或者直到线程阻塞或停止为止。
[cpp]   
    int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t* attr, int policy)
    int pthread_attr_setschedparam (pthread_attr_t* attr, struct sched_param* param);
[/cpp]   

    (8)争用范围(scope)建立线程的争用范围(PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 或 PTHREAD_SCOPE_PROCESS)。使用 PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 时,此线程将与系统中的所有线程进行竞争。使用 PTHREAD_SCOPE_PROCESS 时,此线程将与进程中的其他线程进行竞争。这个又叫绑定状态,PTHREAD_SCOPE_SYSTEM(绑定的)和PTHREAD_SCOPE_PROCESS(非绑定的)。具有不同范围状态的线程可以在同一个系统甚至同一个进程中共存。进程范围只允许这种线程与同一进程中的其他线程争用资源,而系统范围则允许此类线程与系统内的其他所有线程争用资源。对于Solaris系统,实际上,从 Solaris 9 发行版开始,系统就不再区分这两个范围。
[cpp]       
    int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *restrict attr, int *restrict contentionscope);
    int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int contentionscope);   
[/cpp]   

    (9)线程并行级别(concurrency)应用程序使用 pthread_setconcurrency() 通知系统其所需的并发级别。
[cpp]
    int pthread_getconcurrency(void);
    int pthread_setconcurrency(int new_level);
[/cpp]

   
POSIX标准指定了三种调度策略:先入先出策略 (SCHED_FIFO)、循环策略 (SCHED_RR) 和自定义策略 (SCHED_OTHER)。SCHED_FIFO 是基于队列的调度程序,对于每个优先级都会使用不同的队列。SCHED_RR 与 FIFO 相似,不同的是前者的每个线程都有一个执行时间配额。
SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 是对 POSIX Realtime 的扩展。SCHED_OTHER 是缺省的调度策略。


    POSIX标准指定了三种调度策略:先入先出策略 (SCHED_FIFO)、循环策略 (SCHED_RR) 和自定义策略 (SCHED_OTHER)。SCHED_FIFO 是基于队列的调度程序,对于每个优先级都会使用不同的队列。SCHED_RR 与 FIFO 相似,不同的是前者的每个线程都有一个执行时间配额。

    SCHED_FIFO
   
如果调用进程具有有效的用户 ID 0,则争用范围为系统 (PTHREAD_SCOPE_SYSTEM) 的先入先出线程属于实时 (RT) 调度类。如果这些线程未被优先级更高的线程抢占,则会继续处理该线程,直到该线程放弃或阻塞为止。对于具有进程争用范围 (PTHREAD_SCOPE_PROCESS)) 的线程或其调用进程没有有效用户 ID 0 的线程,请使用 SCHED_FIFO。SCHED_FIFO 基于 TS 调度类。

    SCHED_RR

    如果调用进程具有有效的用户 ID 0,则争用范围为系统 (PTHREAD_SCOPE_SYSTEM)) 的循环线程属于实时 (RT) 调度类。如果这些线程未被优先级更高的线程抢占,并且这些线程没有放弃或阻塞,则在系统确定的时间段内将一直执行这些线程。对于具有进程争用范围 (PTHREAD_SCOPE_PROCESS) 的线程,请使用 SCHED_RR(基于 TS 调度类)。此外,这些线程的调用进程没有有效的用户 ID 0。


例:创建优先级为50的线程。

pthread_attr_t attr;
struct sched_param param;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR);
param.sched_priority = 50;
pthread_attr_setschedparam(&attr, ¶m);
pthread_create(&threadid, &attr, &threadfunc, NULL);
pthread_attr_destroy(&attr);
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