Linux基础 -- pthread 设置线程调度示例

news2025/1/5 11:20:13

pthread 设置调度方式与 `pthread_attr_setinheritsched` 使用说明

背景

在多线程编程中，线程的调度策略和优先级决定了线程的运行顺序和时间分配。在 Linux 系统中，pthread 库提供了多种调度方式和灵活的优先级设置方法。pthread_attr_setinheritsched 是用于设置线程调度属性继承方式的一个重要接口，它可以控制新创建线程是否继承创建线程的调度属性。

本文将介绍如何使用 pthread 设置线程调度为 SCHED_RR，并详细说明 pthread_attr_setinheritsched 的使用和注意事项。

线程调度设置

在 Linux 中，线程的调度策略分为以下几种：

SCHED_RR：实时轮转调度。
SCHED_FIFO：先到先服务调度。
SCHED_OTHER：默认的非实时调度。

通过 pthread 可以为线程设置特定的调度策略和优先级，以下是示例代码：

#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void *thread_function(void *arg) {
    printf("Thread with SCHED_RR and priority running...\n");
    while (1) {
        // 模拟任务
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    struct sched_param param;
    pthread_attr_t attr;

    // 初始化线程属性
    if (pthread_attr_init(&attr) != 0) {
        perror("pthread_attr_init");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 设置线程调度策略为 SCHED_RR
    if (pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR) != 0) {
        perror("pthread_attr_setschedpolicy");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 设置线程优先级
    param.sched_priority = 10; // 优先级值，范围根据系统配置（一般1~99）
    if (pthread_attr_setschedparam(&attr, &param) != 0) {
        perror("pthread_attr_setschedparam");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 确保属性设置为显式继承
    if (pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED) != 0) {
        perror("pthread_attr_setinheritsched");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 创建线程
    if (pthread_create(&thread, &attr, thread_function, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 销毁线程属性
    pthread_attr_destroy(&attr);

    // 等待线程结束（可选）
    pthread_join(thread, NULL);

    return EXIT_SUCCESS;
}

`pthread_attr_setinheritsched` 使用说明

pthread_attr_setinheritsched 用于设置新线程的调度属性继承方式，其主要选项包括：

PTHREAD_INHERIT_SCHED：新线程继承创建线程的调度属性（包括调度策略和优先级）。
PTHREAD_EXPLICIT_SCHED：新线程显式使用线程属性对象中设置的调度属性。

示例代码

以下示例展示了两种继承方式的区别：

#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void *thread_function(void *arg) {
    struct sched_param param;
    int policy;

    // 获取当前线程的调度属性
    pthread_getschedparam(pthread_self(), &policy, &param);
    printf("Thread Policy: %s, Priority: %d\n",
           (policy == SCHED_RR) ? "SCHED_RR" :
           (policy == SCHED_FIFO) ? "SCHED_FIFO" :
           "SCHED_OTHER", param.sched_priority);

    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    pthread_attr_t attr;
    struct sched_param param;

    // 初始化线程属性
    pthread_attr_init(&attr);

    // 设置调度策略和优先级
    pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR);
    param.sched_priority = 10;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);

    // 设置为 EXPLICIT_SCHED，显式使用设置的属性
    pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);

    printf("Creating thread with PTHREAD_EXPLICIT_SCHED...\n");
    pthread_create(&thread, &attr, thread_function, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);

    // 设置为 INHERIT_SCHED，继承主线程属性
    pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_INHERIT_SCHED);

    printf("Creating thread with PTHREAD_INHERIT_SCHED...\n");
    pthread_create(&thread, &attr, thread_function, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);

    pthread_attr_destroy(&attr);
    return 0;
}

输出结果

假设主线程的调度策略为 SCHED_OTHER，优先级为 0：

Creating thread with PTHREAD_EXPLICIT_SCHED...
Thread Policy: SCHED_RR, Priority: 10

Creating thread with PTHREAD_INHERIT_SCHED...
Thread Policy: SCHED_OTHER, Priority: 0

注意事项

调度策略权限：
- 设置实时调度策略（如 SCHED_RR 和 SCHED_FIFO）需要管理员权限。可以使用 sudo 或通过 setcap 命令赋予程序权限：
```
sudo setcap cap_sys_nice=eip ./your_program
```
优先级范围：
- 调用 sched_get_priority_min 和 sched_get_priority_max 可获取当前调度策略的优先级范围。
实时调度风险：
- 实时线程可能抢占所有普通线程，导致系统不响应，应谨慎使用。
继承策略选择：
- PTHREAD_INHERIT_SCHED 更适合需要统一调度策略的多线程程序。
- PTHREAD_EXPLICIT_SCHED 适用于需要灵活设置线程调度属性的场景。