Question

我有一个具有N（100）个线程的程序P1。最初，除线程0外，所有线程都处于阻塞状态（使用信号量）。

// Program - P1
    static void handler(int sig, siginfo_t *si, void *uc)
    {
        thread_no++;
        ret = sem_post(&sem[(thread_no)%NUM_THREADS]);
            if (ret)
            {
                printf("Error in Sem Post\n");
            }
    }

void *threadA(void *data_)
{
int turn = (intptr_t)data_;
cpu_set_t my_set;        
CPU_ZERO(&my_set);       
CPU_SET(1, &my_set);     
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &my_set);

while(1)
    {

        ret = sem_wait(&sem[turn]);
        if (ret)
        {
            printf("Error in Sem Post\n");
        }

        // does some work here


        its.it_value.tv_sec = 0;
        its.it_value.tv_nsec = DELAY1;
        its.it_interval.tv_sec = 0;
        its.it_interval.tv_nsec = 0;

        ret = timer_settime(timerid, 0, &its, NULL);
        if ( ret < 0 )
            perror("timer_settime");

    }  
}

int main(int argc, char *argv[])
{

    sa.sa_flags = SA_RESTART;
    sa.sa_sigaction = handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    err = sigaction(SIG, &sa, NULL);
    if (0 != err) {
        printf("sigaction failed\n"); }

    sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    sev.sigev_signo = SIG;
    sev.sigev_value.sival_ptr = &timerid;
    ret = timer_create(CLOCKID, &sev, &timerid);
    if ( ret < 0 )
        perror("timer_create");

    sem_init(&sem[0], 0, 1); 
    for ( i = 1; i < NUM_THREADS; ++i)
        {
            sem_init(&sem[i], 0, 0); 
        }   
    data=0;    
    while(data < NUM_THREADS)
    {
        //create our threads
        err = pthread_create(&tid[data], NULL, threadA, (void *)(intptr_t)data);
        if(err != 0)
            printf("\n can't create thread :[%s]", strerror(err));
        data++;
    }
}

我已经在程序P1中使用 timer_create（）创建了一个计时器（所有线程都使用相同的计时器），将计时器设置为间隔T。当计时器间隔到期时，调用的计时器处理程序将信号发送到下一个线程i + 1唤醒。

这是我的程序的工作方式

Step 1: Thread 0 does some work, sets timer ,goes into block state ( releasing CPU )

Step 2: On timer expiration, timer handler called 

Step 3: Thread 1 is awaken, does some work, sets timer , goes into block state ( releasing CPU )

Step 4: On timer expiration, timer handler called 
Step 5: Thread 2 is awaken, does some work, sets timer , goes into block state ( releasing CPU )
:

:

:


Step 2n-1: next thread  Thread n-1 is awaken, does some work, sets timer , goes into block state ( releasing CPU )

Step 2n:  On timer expiration, timer handler called 

Step 2n+1: next thread  Thread 0 is awaken, does some work, sets timer , goes into block state ( releasing CPU )

这很好，我的所有线程都被计时器处理程序唤醒并按循环顺序运行。

我有另一个程序P2连续运行了很长时间（因此vruntime很高），甚至在P1开始运行之前，P2与P1在同一个CPU内核中（所有线程）。

// Program - P2
int main(int argc, char *argv[])
{
cpu_set_t my_set;        
CPU_ZERO(&my_set);       
CPU_SET(1, &my_set);     
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &my_set);

while(1){

// does some task
   }
}

因此，当没有正在运行的线程时，P2应该正在运行。

所以，我的期望是在第1步中，线程0正在释放CPU，应该安排P2并在计时器到期时唤醒下一个线程在步骤3中，应根据CFS调度策略立即抢占P2（因为唤醒线程的vruntime与P2相比非常低）。这意味着，当所有线程都处于阻塞状态，CPU处于空闲状态且尚未唤醒下一个线程时，我期望P2在Step1-Step3和Step3-Step5之间进行调度。

要获得上下文切换涉及的所有过程，我对内核进行了更改（ kernel / sched / core.c ，并在context_switch函数内部添加了以下print语句）

trace_printk(KERN_INFO "**$$,context_switch,%d,%llu,%llu,%d,%llu,%llu\n", (int)(prev->pid),prev->se.vruntime,prev->se.sum_exec_runtime, (int)(next->pid),next->se.vruntime,next->se.sum_exec_runtime);

这样我可以获取所有已调度和已调度的进程详细信息。根据以上信息，我计算出P2在抢占之前每次运行需要多少时间。

以下是我的一些发现，我无法理解为什么？

在CPU Frequency = 2.2GHz的情况下，如果我将计时器间隔设置为1700ns或更短，则不会在两个线程之间调度P2。 为什么没有调度P2，即使没有其他进程/线程正在运行并且CPU空闲了1700 ns？
如果我将计时器间隔设置为1000ns甚至是CPU频率= 3.4GHz 更少，P2不在两个线程之间进行调度。 为什么即使没有其他进程正在运行并且CPU空闲1000 ns也没有计划P2？

在不同的CPU频率和不同的计时器间隔下，是否未计划其他进程P2？

CPU频率和计时器到期时间之间是否存在任何关系？它与上下文切换时间有关吗？

我的最后一个问题-如果正在进行一个上下文切换，并且一个新的更高优先级进程已准备就绪，当前运行的上下文切换是否将完成，执行一段时间，然后安排下一个更高优先级的进程，否则它将停止当前上下文切换并立即安排下一个更高优先级的过程？

我正在使用Core-i7 @ 3.40 GHz，Ubuntu-16.04，禁用了cgroup，P1和P2都在同一终端上运行。 cpupower用于设置用户频率。

谢谢。

为什么没有为Linux中的进程分配免费CPU？

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