c - 线程调度 Round Robin/scheduling dispatch

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，但在开始编写代码时遇到了麻烦...

我知道，至少我认为，这个程序不是实时的，也不是故意的。一些我需要如何创建调度程序分派(dispatch)以按线程应运行的顺序控制线程...RR FCFS SJF 等。

现在我没有调度员。我所拥有的是信号量/互斥量来控制线程。

此代码确实运行 FCFS... 我一直在尝试使用信号量来创建 RR.. 但遇到了很多麻烦。我相信创建一个调度员会更容易，但我不知道如何做。

我需要帮助，我不是在寻找答案，只是在寻找方向。一些示例代码将有助于更多地理解。

好吧，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 2 次时，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用这种方式同步线程的好方法。除非有办法为每个线程制作一个唯一的信号量。这就是为什么我希望在创建调度程序函数方面获得一些帮助或指导。

谢谢。

Answer 1

首先，操作系统是您系统中唯一可以实际安排您的线程运行的实体。较新的 Linux 内核中最常见的调度器是静态优先级 FCFS 和 RR，以及 SCHED_OTHER 调度器，现在由完全公平的调度器实现。

您似乎混淆了“操作系统级调度”与“操作系统级调度”的概念。 “应用程序级调度”。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……

实现一组以 FCFS 方式执行的线程的一种方法是创建一个 FIFO 队列，用互斥体保护它，并在这个队列中放置 token ，让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，例如工作应该被序列化，或者只是工作的开始是 FCFS，或者线程数和可用 CPU 之间的关系。