非抢占式 Pthreads？答案

【问题标题】：Non-preemptive Pthreads?非抢占式 Pthreads？
【发布时间】：2011-11-23 15:42:41
【问题描述】：

有没有办法在没有调度程序的情况下使用 pthread，因此只有当线程显式让步或在互斥锁/条件上被阻塞时才会发生上下文切换？如果没有，有没有办法最小化调度开销，从而尽可能少地发生强制上下文切换？

问题指的是 POSIX 线程的 Linux gcc/g++ 实现。

【问题讨论】：

最小化上下文切换和进程/线程迁移通常是 CPU 调度程序的目标之一。您是否面临特定问题？
具体问题是，在我正在开发的应用程序中，有一组线程显式让步，执行任何其他上下文切换确实是多余的。
您是否测量过发生的任何上下文切换都会损害您应用的吞吐量？
有些人可能会说 sched_yield() 是一个冗余的上下文切换。如果一个线程正在做有用的工作，为什么还要费心让步呢？如果它没有有用的工作要做，它应该被阻止，等待更多有用的工作。

【解决方案1】：

如果您有一个在普通用户空间运行的进程，上下文切换自然会作为系统操作的一部分发生 - 总会有另一个进程需要 CPU 时间。线程之间的抢先式上下文切换已经被操作系统很好地优化了，并且有时肯定是必要的。

如果你真的碰巧有过多的上下文切换问题，你最好先调整 Linux 调度程序，这在此处是题外话。 pthread_setschedprio 和 pthread_setschedparam 可以设置一些提示，但仅限于设置优先级，这些优先级的解释是实现定义的，即由 Linux 调度器决定。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以使用非抢占式线程库 Pth (a.k.a. GNU Portable Threads)。使用--enable-pthread 对其进行配置将创建一个插件替代pthreads。我刚刚在我的 Mac 上构建并测试了它，它适用于一个简单的 pthreads 程序。

来自自述文件：

Pth 是一个非常可移植的基于 POSIX/ANSI-C 的库，用于 Unix 平台它为多个提供基于优先级的非抢占式调度事件驱动中的执行线程（又名“多线程”）应用程序。所有线程都运行在服务器的同一个地址空间应用程序，但每个线程都有自己单独的程序计数器，运行时堆栈、信号掩码和 errno 变量。

线程调度本身是以协作的方式完成的，即线程由基于优先级和事件的非抢占式管理调度器。目的是，这样可以更好地实现可移植性和运行时性能优于抢占式调度。事件设施允许线程等到各种类型的事件发生，包括文件描述符上的未决 I/O、异步信号、经过的计时器、消息端口上的待处理 I/O、线程和进程终止，甚至自定义回调函数。

另外，Pth 为 POSIX.1c 提供了一个可选的仿真 API 线程（`Pthreads'），可用于向后兼容现有的多线程应用程序。

【讨论】：