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。

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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_RRif (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;
}

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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: 10Creating thread with PTHREAD_INHERIT_SCHED...
Thread Policy: SCHED_OTHER, Priority: 0

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注意事项

1. 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
     

2. 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。

3. 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。

4. 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。

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总结

通过 pthread 提供的调度属性设置和 pthread_attr_setinheritsched 接口，开发者可以灵活地控制线程的调度方式和优先级。在实际开发中，应根据需求选择合适的调度策略和优先级，并注意权限和实时调度带来的潜在问题。