线程开销性能

Question

使用线程在C语言编程时，在Linux shell中，我试图减少线程开销，基本上降低CPU时间（并使其更高效）。

现在在程序中正在创建许多线程，并且需要在它终止之前完成一项工作。由于相互排斥，只有一个线程可以同时完成这项工作。

我知道线程在开始作业之前需要多长时间才能完成作业

其他线程必须等待有线程执行该作业。他们检查是否可以完成工作的方式是满足条件变量。

对于等待线程，如果他们等待使用该条件变量，使用此特定代码等待（a，b，c和d只是任意的东西，这只是一个例子）：

while (a == b || c != d){
    pthread_cond_wait(&open, &mylock);
}

这有多高效？在pthread_cond_wait代码中发生了什么？是不是一个循环（幕后）不断检查条件变量？

另外，既然我知道一个线程需要多长时间，那么我是否更有效率地首先执行关于最短作业的调度策略？或者这没关系，因为在完成这项工作的任何线程组合中，程序将花费相同的时间来完成。换句话说，使用最短作业首先降低其他线程进行等待的CPU开销吗？由于最短的工作似乎首先降低了等待时间。

Answer 1

使用单个线程解决您的问题，然后向我们寻求帮助，以确定暴露并行化的最佳位置，如果您还不能看到需要最少锁定的途径。要使用的最佳线程数取决于您使用的计算机。使用多于n + 1个线程没有多大意义，其中n是程序可用的处理器/核心数。为了减少线程创建开销，为每个线程提供多个作业是个好主意。

以下是对您的澄清编辑的回应：

  

现在在程序中正在创建大量线程并需要执行   在它终止之前的工作。只有一个线程可以同时完成这项工作   时间因为相互排斥。

没有。如上所述，最多应创建n + 1个线程。互斥是什么意思？我认为互斥是“只有一个线程在其工作队列中包含任务x”。这意味着没有其他线程需要锁定任务x。

  

其他线程必须等待有线程执行该作业。该   他们检查是否可以完成工作的方式是条件变量   满足。

为每个线程提供一个独立的任务列表来完成。如果作业x是作业y的先决条件，则作业x和作业y理想地位于同一列表中，以便线程不必处理任一作业上的线程互斥对象。你有没有探索过这条大道？

  

while（a == b || c！= d）{       pthread_cond_wait（＆amp; open，＆amp; mylock）;   }   这有多高效？在pthread_cond_wait代码中发生了什么？   这是一个不断检查的循环（幕后）   条件变量？

为了避免未定义的行为，mylock必须在调用pthread_cond_wait之前被当前线程锁定，所以我假设你的代码在输入这个循环之前调用pthread_mutex_lock来获取mylock锁。

1. pthread_mutex_lock阻塞线程，直到它获得锁定，这意味着一次一个线程可以执行pthread_mutex_lock和pthread_cond_wait（pre-pthread_cond_wait代码）之间的代码。
2. pthread_cond_wait释放锁，允许其他一些线程在pthread_mutex_lock和pthread_cond_wait之间运行代码。在pthread_cond_wait返回之前，它会一直等到它再次获得锁定。此步骤将重复while (a == b || c != d)。
稍后在任务完成时调用
3. pthread_mutex_unlock。在此之前，一次只有一个线程可以执行pthread_cond_wait和pthread_mutex_unlock（post-pthread_cond_wait代码）之间的代码。另外，如果一个线程正在运行pre-pthread_cond_wait代码，那么没有其他线程可以运行post-pthread_cond_wait代码，反之亦然。

因此，您也可以运行将作业存储在优先级队列中的单线程代码。至少你不会有不必要的和过多的上下文切换。正如我之前所说，“用一个线程解决你的问题”。在有针对性地测量优化之前，您无法对优化保存的时间做出有意义的陈述。

  

此外，因为我知道线程将要花多长时间，所以更多   我有效地执行关于最短作业的调度策略   第一？或者这不重要，因为在线程的任何组合中   在完成这项工作后，该计划将花费相同的时间   完。换句话说，使用最短作业首先降低CPU   等待其他线程的开销？由于工作时间最短   首先似乎是等待时间缩短了。

如果您要强制执行调度策略，请在单线程项目中执行。如果您认为并发性将帮助您快速解决问题，那么将完成的单线程项目暴露给并发并派生测试以验证您的信念。我建议以线程不必共享工作的方式公开并发。

Answer 2

Pthread原语通常相当有效;阻塞的东西通常在阻塞时不消耗或忽略不计的CPU时间。如果您遇到性能问题，请先查看其他地方。

不要担心调度策略。如果您的应用程序的设计使得一次只能运行一个线程，那么在承担所有成本的同时，您将失去首先进行线程化的大部分好处。 （如果你没有强加所有的费用，比如锁定共享变量，因为一次只运行一个线程，你就会在路上遇到麻烦。）