c++ - 多任务处理和测量时差

Question

我了解抢占式多任务操作系统可以在任何“代码位置”中断进程。

给定以下代码:

int main() {
  while( true ) {
    doSthImportant(); // needs to be executed at least each 20 msec
    // start of critical section
    int start_usec = getTime_usec();
    doSthElse();
    int timeDiff_usec = getTime_usec() - start_usec;
    // end of critical section
    evalUsedTime( timeDiff_usec );
    sleep_msec( 10 );
  }
}

我希望这段代码通常能为 timeDiff_usec 产生正确的结果，尤其是在 doSthElse() 和 getTime_usec() 不执行的情况下不会花费太多时间，因此它们很少会被操作系统调度程序打断。

但是程序会时不时地在“临界区”的某个地方被打断。上下文切换将执行它应该执行的操作，但在这种情况下，程序仍会为 timeDiff_usec 产生错误的结果。

这是我现在想到的唯一示例，但我敢肯定还有其他情况，多任务处理可能会使程序(mer)陷入困境(因为时间不是唯一可能在重新启动时更改的状态)输入)。

• 有没有办法确保测量特定操作的时间正常工作？
• 还有哪些其他常见问题对多任务处理至关重要且需要考虑？ (我没有考虑线程安全 - 但可能存在常见问题)。

编辑:我更改了示例代码以使其更精确。我想检查所花费的时间，以确保 doSthElse() 不会花费 50 毫秒左右，如果需要，我会寻找更好的解决方案。

Answer 1

• Is there a way to ensure that measuring the time for a certain action works fine?

这取决于您的操作系统和权限级别。在某些系统上，对于某些特权级别，您可以将进程或线程设置为具有优先级，以防止它被任何低优先级的东西抢占。例如，在 Linux 上，您可以使用 sched_setscheduler 为线程提供实时优先级。 (如果您真的很认真，还可以设置线程亲和性和 SMP 亲和性，以防止在运行线程的 CPU 上处理任何中断。)

您的系统还可以提供时间跟踪，以计算抢占时间。例如，POSIX 定义了 getrusage 函数，该函数返回一个包含 ru_utime(进程在“用户模式”中花费的时间)和 ru_stime< 的结构(进程在“内核模式”中花费的时间)。这些应该总计为 CPU 在进程上花费的总时间，不包括进程暂停的时间间隔。请注意，如果内核需要，例如，代表您的进程花费时间进行分页，则不会定义该时间中有多少(如果有的话)被您的进程收取。

无论如何，衡量在某些关键操作上花费的时间的常用方法是在一个原本空闲的系统上重复计时(基本上是你的问题呈现的方式)，丢弃离群值测量值，然后取平均值(在消除离群值之后) ，或者取测量值的中位数或第 95 个百分位数，具体取决于您需要测量的原因。

Which other common issues are critical with multitasking and need to be considered? (I'm not thinking of thread safety - but there might be common issues).

范围太广。有很多关于这个主题的书籍。