Question

我有两个线程，一个在紧密循环中工作，另一个偶尔需要与第一个执行同步：

// thread 1
while(1)
{
    lock(work);
    // perform work
    unlock(work);
}

// thread 2
while(1)
{
    // unrelated work that takes a while
    lock(work);
    // synchronizing step
    unlock(work);
}

我的意图是，通过获取锁，线程2可以有效地暂停线程1并执行必要的同步。线程1还可以提供暂停，解锁，如果线程2没有等待锁定，则重新锁定并返回工作。

我遇到的问题是互斥是不公平的，所以线程1快速重新锁定互斥锁并使线程2变得饥饿。我试图使用pthread_yield，到目前为止似乎运行正常但是我不确定它是否适用于所有系统/核心数量。有没有办法保证线程1总能屈服于线程2，即使在多核系统上也是如此？

处理此同步过程的最有效方法是什么？

Answer 1

您可以在pthreads互斥锁之上构建一个FIFO“票证锁”，沿着以下几行：

#include <pthread.h>

typedef struct ticket_lock {
    pthread_cond_t cond;
    pthread_mutex_t mutex;
    unsigned long queue_head, queue_tail;
} ticket_lock_t;

#define TICKET_LOCK_INITIALIZER { PTHREAD_COND_INITIALIZER, PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER }

void ticket_lock(ticket_lock_t *ticket)
{
    unsigned long queue_me;

    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    queue_me = ticket->queue_tail++;
    while (queue_me != ticket->queue_head)
    {
        pthread_cond_wait(&ticket->cond, &ticket->mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

void ticket_unlock(ticket_lock_t *ticket)
{
    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    ticket->queue_head++;
    pthread_cond_broadcast(&ticket->cond);
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

在这种方案下，当线程在受到故障保护的关键部分内时，不会保留低级pthreads互斥锁，允许其他线程加入队列。

Answer 2

在您的情况下，最好使用condition variable在需要唤醒并执行所有必需操作时通知第二个线程。

Answer 3

pthread在其API中提供了线程优先级的概念。当两个线程通过互斥锁竞争时，调度策略确定哪个线程将获得它。函数pthread_attr_setschedpolicy允许您设置，pthread_attr_getschedpolicy允许检索信息。

现在是坏消息：

当只有两个线程锁定/解锁互斥锁时，我看不到任何竞争，第一个运行原子指令的人接受它，其他阻止。我不确定这个属性是否适用于此。
该函数可以采用不同的参数（SCHED_FIFO，SCHED_RR，SCHED_OTHER和SCHED_SPORADIC），但是in this question，只回答here Linux上支持1}}

如果我是你，我会试一试，但不要期望太多。 SCHED_OTHER对我来说似乎更有希望。更多信息{{3}}。

Answer 4

上面的门锁似乎是最好的。但是，为了确保你的pthread_yield正常工作，你可以让bool等待，由thread2设置和重置。只要设置了bool等待，thread1就会产生。

Answer 5

这是一个简单的解决方案，适用于您的情况（两个线程）。如果您正在使用std::mutex，则此类是替代品。将你的互斥锁更改为这种类型，并保证如果一个线程持有锁而另一个线程正在等待它，一旦第一个线程解锁，第二个线程将在第一个线程再次锁定它之前获取锁。

如果两个以上的线程碰巧同时使用互斥锁，它仍然会起作用，但不保证公平性。

如果您使用普通pthread_mutex_t，则可以根据此示例轻松更改锁定代码（解锁保持不变）。

#include <mutex>

// Behaves the same as std::mutex but guarantees fairness as long as
// up to two threads are using (holding/waiting on) it.
// When one thread unlocks the mutex while another is waiting on it,
// the other is guaranteed to run before the first thread can lock it again.

class FairDualMutex : public std::mutex {
public:
    void lock() {
        _fairness_mutex.lock();
        std::mutex::lock();
        _fairness_mutex.unlock();
    }
private:
    std::mutex _fairness_mutex;
};

pthreads：由快速重新锁定引起的线程饥饿

5 个答案: