线程调度 Round Robin / 调度调度

Question

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h> 
#define NUM_THREADS  4
#define COUNT_LIMIT 13
int     done = 0;
int     count = 0;
int     quantum = 2;
int     thread_ids[4] = {0,1,2,3};
int     thread_runtime[4] = {0,5,4,7};
pthread_mutex_t count_mutex;
pthread_cond_t count_threshold_cv;

void * inc_count(void * arg);


static sem_t count_sem;


 int quit = 0;

///////// Inc_Count////////////////
void *inc_count(void *t) 
{
   long my_id = (long)t;
   int i;
   sem_wait(&count_sem);   /////////////CRIT SECTION//////////////////////////////////      
   printf("run_thread = %d\n",my_id);
   printf("%d \n",thread_runtime[my_id]);
   for( i=0; i < thread_runtime[my_id];i++)
      {
         printf("runtime= %d\n",thread_runtime[my_id]);
         pthread_mutex_lock(&count_mutex); 
         count++;
         if (count == COUNT_LIMIT) {
            pthread_cond_signal(&count_threshold_cv);
            printf("inc_count(): thread %ld, count = %d  Threshold reached.\n", my_id,
            count);
         }
      printf("inc_count(): thread %ld, count = %d, unlocking mutex\n",my_id, count);
      pthread_mutex_unlock(&count_mutex);
      sleep(1) ;
      }//End For
   sem_post(&count_sem); // Next Thread Enters Crit Section
   pthread_exit(NULL);
}

/////////// Count_Watch ////////////////
void *watch_count(void *t) 
{
  long my_id = (long)t;
  printf("Starting watch_count(): thread %ld\n", my_id);

  pthread_mutex_lock(&count_mutex);
  if (count<COUNT_LIMIT) {
     pthread_cond_wait(&count_threshold_cv, &count_mutex);
     printf("watch_count(): thread %ld Condition signal received.\n", my_id);
     printf("watch_count(): thread %ld count now = %d.\n", my_id, count);
     }
  pthread_mutex_unlock(&count_mutex);
  pthread_exit(NULL);
}


////////////////// Main ////////////////
int main (int argc, char *argv[])
{
   int i;
   long t1=0, t2=1, t3=2, t4=3;
   pthread_t threads[4];
   pthread_attr_t attr;
   sem_init(&count_sem, 0, 1);
   /* Initialize mutex and condition variable objects */
   pthread_mutex_init(&count_mutex, NULL);
   pthread_cond_init (&count_threshold_cv, NULL);
   /* For portability, explicitly create threads in a joinable state */
   pthread_attr_init(&attr);
   pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
   pthread_create(&threads[0], &attr, watch_count, (void *)t1);
   pthread_create(&threads[1], &attr, inc_count, (void *)t2);
   pthread_create(&threads[2], &attr, inc_count, (void *)t3);
   pthread_create(&threads[3], &attr, inc_count, (void *)t4);
   /* Wait for all threads to complete */
   for (i=0; i<NUM_THREADS; i++) {
      pthread_join(threads[i], NULL);
   }
   printf ("Main(): Waited on %d  threads. Done.\n", NUM_THREADS);
   /* Clean up and exit */
   pthread_attr_destroy(&attr);
   pthread_mutex_destroy(&count_mutex);
   pthread_cond_destroy(&count_threshold_cv);
   pthread_exit(NULL);
  }

我正在尝试学习线程调度，有很多我不知道的技术编码。我在理论上确实知道它应该如何工作，但是在开始代码时遇到了麻烦......

我知道，至少我认为，这个程序不是实时的，也不应该是实时的。一些我需要如何创建调度程序调度来控制线程按照它们应该运行的顺序...... RR FCFS SJF 等。

现在我没有调度员。我所拥有的是信号量/互斥锁来控制线程。

这段代码确实运行了 FCFS...而且我一直在尝试使用信号量来创建一个 RR...但是遇到了很多麻烦。我相信创建调度程序会更容易，但我不知道如何。

我需要帮助，我不是在寻找答案只是方向......一些示例代码将有助于理解更多。

好的，为了帮助理解，我的第一个想法是使用信号量并尝试创建一个循环，这样当一个线程运行时可以说 2 次该线程等待其他线程运行两次或直到运行时间结束。

我遇到的问题是，似乎没有以这种方式同步线程的好方法。除非有办法为每个线程制作唯一的信号量。这就是为什么我需要一些帮助或指导来创建调度程序功能。

谢谢你。

Answer 1

首先，操作系统是系统中唯一可以实际安排线程运行的实体。较新的 Linux 内核中最常见的调度程序是静态优先级 FCFS 和 RR，以及现在由完全公平调度程序实现的 SCHED_OTHER 调度程序。

您似乎混淆了“操作系统级调度”与“应用程序级调度”的概念。前者对您的应用程序及其语义一无所知。后者必须使用信号量、队列等工具来实现......

实现以 FCFS 方式执行的一组线程的一种方法是创建一个 FIFO 队列，用互斥锁保护它，并在该队列中放置令牌，允许线程知道何时轮到它们运行。

线程的伪代码是：

while (1)
   lock_mutex()
   next = pop_queue()
   if (next == me)
      do_my_work()
      unlock_mutex()
      break
   unlock_muteX()

请注意，不应按原样使用此示例。它需要消费者和生产者以及其他消费者之间的仔细协调。它也没有解决更详细的语义，例如应该将工作序列化，或者只是工作的开始是 FCFS，或者线程数量和可用 CPU 之间的关系。