c - 将控制权从线程返回到调度程序(上下文切换)

Question

我正在为一个大学项目编写一个使用上下文切换的简单线程库。我在从线程执行返回时遇到问题。

最初我切换到一个新创建的线程是这样的:

  int done = 0;
  getcontext(&parent_context);                                          
  if (!done) {
    done = 1;
    setcontext(&(thread->context));
  }
  return thread->tid;

其中thread->context.uc_link是&parent_context。它有效，但我需要在线程创建时调用调度程序，而不是仅仅切换到它的上下文。所以我将 thread->context.uc_link 设置为 NULL 而不是 &parent_context 并将上面的代码替换为

schedule(thread);
scheduler();
return thread->tid;

其中 schedule 将线程入队，scheduler 获取队列中的第一个线程并调用 dispatcher，这只是对 设置上下文。问题是，我需要线程将控制权返回给调度程序。我想到的第一件事是:

static void
scheduler()
{
  int dispatched = 0;
  ucontext_t ret;
  // Get the first thread in the queue, then
  thread->context.uc_link = &ret;
  getcontext(&ret);
  if (!dispatched) {
    dispatched = 1;
    setcontext(&(thread->context));
  }
  // Remove the dispatched thread from the queue
}

这是行不通的 - 线程不会将控制权返回给调度程序，并且程序会在线程终止执行后结束。我认为这是因为我在更改 uc_link 后没有调用 makecontext。但是，为了调用 makecontext，我必须将线程的函数指针和参数传递给调度程序，这是不可取的，因为我无法修改线程数据结构来存储它(项目规则)。我在网上找到的使用上下文切换的线程“库”在线程函数内部执行 setcontext 调用:

http://www.evanjones.ca/software/threading.html

http://nitish712.blogspot.com.br/2012/10/thread-library-using-context-switching.html

这也是不可取的，因为用户不需要自己进行上下文切换。如何使线程将控制权返回给调度程序？我能想到的一种技巧是使用静态变量 ucontext_t return_context 并将其用作所有线程的 uc_link。所以在调用调度程序之前，我执行了 getcontext(&return_context) 并且调度程序变为:

  // Get the first thread in the queue, then
  // Remove the thread from the queue
  setcontext(&(thread->context));

这似乎可行，但这样就没有两个线程可以同时执行。这不是这个项目的问题，但它似乎是错误的。另一个问题是每个调用调度程序的函数都充当调度程序:

int done = 0;
getcontext(&return_context);
if (!done) {
  done = 1;
  scheduler();
}
fprintf(stderr, "Thread returned\n");

这是要走的路吗？

Answer 1

代码需要做什么取决于代码运行的环境。

如果在 Linux、MAC 或 Windows 等操作系统下运行，用户实际上没有太多控制权。

如果在“准系统”平台上运行，需要做出选择:

先发制人的上下文切换或许可的上下文切换。

在抢占式上下文切换中，中断处理程序触发调度程序(这将触发调度程序，实际上会导致“线程”恢复执行)并且调度程序保存当前上下文，决定下一步运行什么(这将取决于线程运行后的时间和可用上下文的优先级以及特定上下文在等待某个事件时被“阻塞”的位置。

在允许的上下文切换中，线程调用调度程序，从而将 CPU 交给调度程序，调度程序将恢复未阻塞且优先级最高且延迟时间最长的线程。

在时间敏感的系统中，调度程序还会检查需要定期运行的线程在重新启动该线程之前是否已完成其先前的执行。如果线程尚未完成其先前的执行，则会断言错误，通常涉及记录错误并重新启动系统。

那么，您的代码应该在什么环境中运行？