multithreading - 在 OSX 上创建实时线程

Question

我正在开发一个通过 USB 串口将数据传输到硬件设备的 OSX 应用程序。硬件有一个小的串行缓冲区，它以可变速率耗尽并且应该始终保持非空。

我们在它自己的 NSThread 中有一个写循环，它检查硬件缓冲区是否已满，如果没有，则写入数据直到它。大多数循环迭代不写入任何内容并且几乎不花费时间，但它们偶尔会花费几毫秒(使用 CACurrentMediaTime 计时)。线程在每次迭代后休眠 100ns。 (我知道 sleep 时间似乎短得离谱，但如果我们将其延长，硬件就会开始变得数据匮乏。)

这在大多数情况下都很有效。但是，如果主线程或另一个应用程序开始执行某些处理器密集型操作，写入线程就会变慢，并且无法以足够快的速度传输数据以防止设备队列清空。

所以，我们想让串行写入线程实时。我读了the Apple docs通过 Mach API 请求实时调度，然后尝试修改 Chromium source 中 SetPriorityRealtimeAudio(mach_port_t mach_thread_id) 中的代码片段.

但是，这不起作用 - 应用程序仍然容易受到串行通信速度减慢的影响。有任何想法吗？我不确定我是否需要更改写线程的行为，或者我是否传递了错误的线程策略参数，或者两者兼而有之。我尝试了各种周期/计算/约束值，并强制执行更一致的占空比(写入最大 100ns，然后休眠 100ns)但没有成功。

一个相关的问题:我如何直接检查线程的优先级，和/或判断它是实时启动然后被降级还是不被提升？现在我只是从硬件性能上做出推断，所以很难说清楚到底发生了什么。

Answer 1

我的建议是将需要最高优先级的执行线程移到一个单独的进程中。 Apple 经常为实时进程执行此操作，例如驱动内置摄像头。根据您所针对的操作系统版本，您可以使用分布式对象(XPC 的前身)或 XPC。

您还可以推出自己的 RPC 机制并使用标准 Unix fork 技术来创建单独的子进程。由于您的主应用是子进程的所有者，因此除了进程内的单个线程优先级之外，您还应该能够设置进程的调度优先级。

当我编辑这篇文章时，我有一个 WWDC 视频在后台播放，并且还启动了一个 QuickTime 电影录制任务。如您所见，这两个应用程序的实时方面都在单独的 XPC 进程中运行:

ps -ax | grep Video
 1933 ??         0:00.08 /System/Library/Frameworks/VideoToolbox.framework/Versions/A/XPCServices/VTDecoderXPCService.xpc/Contents/MacOS/VTDecoderXPCService
 2332 ??         0:08.94 /System/Library/Frameworks/VideoToolbox.framework/Versions/A/XPCServices/VTDecoderXPCService.xpc/Contents/MacOS/VTDecoderXPCService

XPC Services at developer.apple.com

Distributed Objects at developer.apple.com