不能在C++中激发优先级倒置

Question

我试图在一个小的C++程序上激发优先级倒置以进行演示,但我不能:持有互斥锁的低优先级线程没有被抢占并继续在关键部分运行.这就是我正在做的事情:

// let's declare a global mutex
pthread_mutex_t my_mutex;
  ...

int main(int argc, char **argv) {
  ...
  pthread_t normal_thread;
  pthread_t prio_thread;

  pthread_mutexattr_t attr;
  pthread_mutexattr_init (&attr);
  pthread_mutexattr_setprotocol (&attr, PTHREAD_PRIO_NONE);  // ! None !
  pthread_mutex_init(&my_mutex, &attr);

  // create first normal thread (L):
  pthread_create(&normal_thread, NULL, the_locking_start_routine, NULL);

  // just to help the normal thread enter in the critical section
  sleep(2);

  // now will launch:
  // * (M) several CPU intensive SCHED_FIFO threads with priority < 99
  // * (H) one SCHED_FIFO thread that will try to lock the mutex, with priority < 99

  // build Real Time attributes for the Real Time threads:
  pthread_attr_t my_rt_att;
  pthread_attr_init(&my_rt_att);

  // it was missing in the original post and it was also wrong:
  // even setting the SchedPolicy you have to set "InheritSched"
  pthread_attr_setinheritsched(&my_rt_att, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED)

  pthread_attr_setschedpolicy(&my_rt_att, SCHED_FIFO);
  struct sched_param params;

  params.sched_priority = 1;
  pthread_attr_setschedparam(&my_rt_att, &params);

  pthread_create(&prio_thread, &my_rt_att, the_CPU_intensive_start_routine, NULL) 

  params.sched_priority = 99;
  pthread_attr_setschedparam(&my_rt_att, &params);

  // create one RealTime thread like this:
  pthread_create(&prio_thread, &my_rt_att, the_locking_start_routine, NULL)  //coma was missing

  ...
}

void *the_locking_start_routine(void *arg) {
  ...
  pthread_mutex_lock(&my_mutex);
  // This thread is on the critical section
  // ... (skipped)
  pthread_mutex_unlock(&my_mutex);
  ...
}

...但它不起作用,我不能有我想要的优先级倒置.

这是发生的事情:

据我所知,使用像Linux的CFS这样的scheduller,非实时线程(SCHED_OTHER)将不会运行,直到没有任何实时线程(SCHED_FIFO或SCHED_RR)处于运行状态.但我已经实现了同时运行的这些线程:

• (L)一个非实时(SCHED_OTHER)线程锁定互斥锁并占用CPU
• (M)几个实时线程(SCHED_FIFO,&priority> 0)CPU密集型和非等待锁定互斥锁
• (H)等待锁定的一个实时线程(SCHED_FIFO,和最高优先级)

运行的实时CPU密集型线程(M)比我的系统的CPU数量多......但非实时线程持有(L)锁仍然消耗CPU并完成它的工作并在之前释放互斥锁"M"线程完成消耗CPU.

为什么低优先级线程不被抢占,应用程序死锁,我无法获得优先级倒置？

我在内核2.6.38-13的Ubuntu Desktop 11.04上使用g ++ 4.5.2.

Answer 1

Re:我试图在一个小的C++程序上激发优先级倒置以进行演示,但我不能:持有互斥锁的低优先级线程没有被抢占并继续运行......

这是优先倒置情景的开始.低优先级线程抓取高优先级线程然后阻塞的独占资源(例如互斥锁).

要正确显示优先级倒置的后果,您需要三个线程:低(L),中(M)和高(H)优先级线程.

L锁定互斥锁,H争辩.所以L在运行,H不是.这已经很糟糕了:重要的线程H正在等待不太重要的线程L做某事.

现在M变得可运行并且是计算密集型的.M不关心互斥体; 它与H或L无关.但是M具有比L更高的优先级并且从CPU中取出L.

所以现在M继续执行,阻止L运行.这可以防止L到达释放互斥锁的代码行,从而阻止H获取互斥锁.

因此,正在运行中优先级线程M而不是最高优先级线程H.

通过阻挡L,M也能够阻挡H:反转.

看看你是否可以像这样编码.