c - 使用 select() 调用文件 I/O 的 Pthread 生产者/消费者

Question

我正在尝试提高我正在开发的实时计算机视觉程序的捕获性能，该程序使用 OpenCV 在嵌入式 Linux 计算机上运行。我想使用多个线程和一个共享内存缓冲区来分离 (1) 捕获视频帧和 (2) 处理它们的任务(我相信是“生产者/消费者问题”)。我已经阅读了 pthreads、mutex 变量和条件变量，但不明白如何将它们与 select() 函数一起使用。

现在，视频帧是使用改编自 Video4Linux2 Video Capture Example 的代码捕获的它使用了 select()。据我了解，select() 会阻止程序，直到网络摄像头提供数据为止，这可能很慢并且会浪费大量时间。如果可能的话，我想用那些浪费的 CPU 周期来处理图像。 (当然，这意味着必须始终对“陈旧”一帧的图像进行处理，但在 30 fps 下它实际上是实时的)。

我找到了一些 example code它使用 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_control() 来保护共享数据，但似乎这些仍然会阻止“处理”线程在等待图像时运行通过 select() 的数据。更具体地说，这里有一些伪代码来说明我的担忧。 (注意:我意识到这些线程需要包含循环和其他检查，如上面链接的示例才能真正正常工作。)

void* capture()
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);             // protect shared data
    pthread_cond_wait(&space_avail,&mutex); // make sure the buffer has room

    ///  capture code... ///

    select(fd+1, &fds, NULL, NULL, &tv);  // waiting for data...
                                          // Want to be processing frames
                                          // during select, but won't the
                                          // processing thread be blocked
                                          // by the mutex lock?

    // store image to the frame buffer

    /// more capture code... ///

    pthread_cond_signal(&data_avail);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}


void* process()
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_wait(&data_avail);

    // access the most recently stored frame from the buffer

    /// Do image processing ///

    pthread_mutex_signal(&space_avail);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

Answer 1

如果我正确理解了您的问题，您希望避免程序等待选择时浪费的繁忙等待周期，然后利用它进行图像处理。如果我错了，请纠正我。

根据我的经验，一种简单的方法是为选择 API 指定一个小的超时时间。 Select API 将等待超时。如果在此期间它从网络摄像头接收到任何数据，则 select 的返回值将不为零。如果在该持续时间内没有发现任何有趣的内容，则返回值为 0。

所以你的伪代码可以修改成如下:

void* capture(){
    while(true){//iterate how many times you feel it is valid to
        if (select(fd+1, &fds, NULL, NULL, &tv)!=0){
              //We have found something here.take data from the webcam.
              //break from the loop.
              break;
         }else{
              //timeout occurred. process the image.
         }
     }
     //process the data from the webcam
}

如果这能解决您的问题，请告诉我。有关 Select API 的更多信息，请访问: http://linux.die.net/man/2/select