如何开始创建多线程负载均衡器？

Question

我的教授有一个有趣的练习要解决。但我需要一点帮助，以免在假期变得无聊。

练习是为了

• 创建一个多线程负载平衡器，每秒从 5 个传感器读取 1 个测量点。 （因此每秒有 5 个值）。
• 然后使用这些值进行一些“复杂”计算。
• 在屏幕上打印计算结果。 （如传感器1-5的最大值或平均值等，当然是多线程的）
• 作为一项附加任务，我还必须确保如果将来每秒读取 500 个传感器，计算机不会退出工作。（负载平衡）。

我有一个 csv 文本文件，其中包含来自 5 个假想传感器的约 400 个测量点。

我认为我必须做的：

1. 将测量点读入数组
2. 确保对该数组的线程安全访问
3. 为每个计算一些数学内容的值生成一个新线程
4. 设置最大并发工作线程的最大值

我是 c# 中的多线程应用程序的新手，但我认为使用线程池是正确的方法。我目前正在处理一个队列，并且可能在一个任务中启动它，这样它就不会阻塞应用程序。

你会推荐什么？

Answer 1

这里有几个环境依赖：

• 您使用的是什么版本的 .NET？
• 您使用的是什么 UI - 桌面 (WPF/WinForms) 或 ASP.NET？

假设它是 .NET 4.0 或更高版本并且是一个桌面应用程序。

读取传感器

在 WPF 或 WinForms 应用程序中，我将使用单个 BackgroundWorker 从传感器读取数据。每秒 500 次读取是微不足道的 - 即使 500,00 通常也是微不足道的。而且 BackgroundWorker 类型是专门为与桌面应用程序交互而设计的，例如将结果传递给 UI 而无需担心线程交互。

处理计算

然后您需要处理“复杂”的计算。这取决于这些计算的寿命。如果我们假设它们是短暂的（比如每个不到 1 秒），那么我认为使用 TaskScheduler 和标准 ThreadPool 就可以了。因此，您为每个计算创建一个Task，然后让 TaskScheduler 负责将任务分配给线程。

TaskScheduler 的工作是通过将轻量级任务排队到更重量级的线程来平衡工作负载，并管理 ThreadPool 以最佳地平衡工作负载与机器上的内核数量。您甚至可以override the default TaskScheduler 以您想要的任何方式安排任务。

ThreadPool 是需要处理的工作项的 FIFO 队列。在 .NET 4.0 中，ThreadPool 通过使工作队列成为线程安全的ConcurrentQueue 集合来提高性能。

衡量任务吞吐量和效率

您可以使用PerformanceCounter 来测量CPU and memory usage。这将使您对内核和内存是否得到有效使用有一个很好的了解。任务吞吐量仅通过查看任务处理和提供结果的速率来衡量。

请注意，我没有在此处包含任何代码，因为我假设您想为您的教授处理实现细节:-)