線程運(yùn)行控制

?專欄內(nèi)容：

• 參天引擎內(nèi)核架構(gòu)
  本專欄一起來聊聊參天引擎內(nèi)核架構(gòu)，以及如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的多讀多寫，與傳統(tǒng)主備，MPP的區(qū)別，技術(shù)難點(diǎn)的分析，數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)同步，多主節(jié)點(diǎn)的情況下對故障容災(zāi)的支持。

• 手寫數(shù)據(jù)庫toadb
  本專欄主要介紹如何從零開發(fā)，開發(fā)的步驟，以及開發(fā)過程中的涉及的原理，遇到的問題等，讓大家能跟上并且可以一起開發(fā)，讓每個(gè)需要的人成為參與者。
  本專欄會定期更新，對應(yīng)的代碼也會定期更新，每個(gè)階段的代碼會打上tag，方便階段學(xué)習(xí)。

?開源貢獻(xiàn)：

• toadb開源庫

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管理社區(qū)：開源數(shù)據(jù)庫
座右銘：天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢坤，君子以厚德載物.

前言

現(xiàn)代的CPU都是多core處理器，而且在intel處理器中每個(gè)core又可以多個(gè)processor，形成了多任務(wù)并行處理的硬件架構(gòu)，在服務(wù)器端的處理器上架構(gòu)又有一些不同，傳統(tǒng)的采用SMP，也就是對稱的多任務(wù)處理架構(gòu)，每個(gè)任務(wù)都可以對等的訪問所有內(nèi)存，外設(shè)等，而如今在ARM系列CPU上，多采用NUMA架構(gòu)，它將CPU核分了幾個(gè)組，給每個(gè)組的CPU core分配了對應(yīng)的內(nèi)存和外設(shè)，CPU訪問對應(yīng)的內(nèi)存和外設(shè)時(shí)速度最優(yōu)，跨組訪問時(shí)性能會降底一些。

隨著硬件技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，它們對一般應(yīng)用的性能優(yōu)化能力越來越強(qiáng)，同時(shí)對于服務(wù)器軟件的開發(fā)，提出更高要求，要想達(dá)到極高的并發(fā)和性能，就需要充分利用當(dāng)前硬件架構(gòu)的特點(diǎn)，對它們進(jìn)行壓榨。那么，我們的應(yīng)用至少也是要采用多任務(wù)架構(gòu)，不管是多線程還是多進(jìn)程的多任務(wù)架構(gòu)，才可以充分利用硬件的資源，達(dá)到高效的處理能力。

當(dāng)然多任務(wù)框架的采用，不僅僅是多線程的執(zhí)行，需要對多任務(wù)下帶來的問題進(jìn)行處理，如任務(wù)執(zhí)行返回值獲取，任務(wù)間數(shù)據(jù)的傳遞，任務(wù)執(zhí)行次序的協(xié)調(diào)；當(dāng)然也不是任務(wù)越多處理越快，要避免線程過多導(dǎo)致操作系統(tǒng)夯住，也要防止任務(wù)空轉(zhuǎn)過快導(dǎo)致CPU使用率飆高。

本專欄主要介紹使用多線程與多進(jìn)程模型，如何搭建多任務(wù)的應(yīng)用框架，同時(shí)對多任務(wù)下的數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)同步，任務(wù)控制，以及CPU core與任務(wù)綁定等相關(guān)知識的分享，讓大家在實(shí)際開發(fā)中輕松構(gòu)建自已的多任務(wù)程序。

概述

在多線程并發(fā)運(yùn)行過程中，總是會存在一些線程的調(diào)度管理，讓一些線程暫停，喚醒線程，取消運(yùn)行等，本文就來分享線程的控制方面的API，以及使用方法。

線程控制方法概覽

方法	API	描述
暫停線程	pthread_suspend_np pthread_suspend_all_np	暫停一個(gè)指定的線程或所有線程
喚醒線程	pthread_resume_np pthread_resume_all_np	喚醒一個(gè)指定線程或所有線程
取消線程	pthread_cancel	讓指定線程結(jié)束運(yùn)行
創(chuàng)建線程取消點(diǎn)	pthread_testcancel	線程只有在取消點(diǎn)時(shí)才會被取消
線程取消屬性設(shè)置	pthread_setcancelstate pthread_setcanceltype	取消屬性的設(shè)置

暫停線程

#include <pthread_np.h>int pthread_suspend_np(pthread_t tid); 
void pthread_suspend_all_np(void); 

讓指定線程或者其它所有線程掛起，這里調(diào)用者是不會被掛起的，如果指定掛起自己，則返回錯(cuò)誤。

掛起的線程，只有等待喚醒通知時(shí)，才能繼續(xù)運(yùn)行。

喚醒線程

#include <pthread_np.h> int pthread_resume_np(pthread_t tid); 
void pthread_resume_all_np(void); 

喚醒指定線程，或者其它所有掛起的線程，當(dāng)指定的線程沒有掛起時(shí)，不產(chǎn)生任何動作。

當(dāng)調(diào)用pthread_resume_all_np后，會掃描所有活動的線程，對于掛起的線程進(jìn)行喚醒。

線程取消

線程取消，會讓被取消的線程結(jié)束運(yùn)行，線程退出。

線程取消 API

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

參數(shù)指定線程的標(biāo)識符，取消指定線程，這里也包括自已；

API被調(diào)用以后，會給被取消的線程發(fā)送取消請求，取消請求是否被執(zhí)行，取決于該線程是否有取消點(diǎn)，同時(shí)取消點(diǎn)屬性設(shè)置為可以響應(yīng)取消請求。

線程取消流程

線程處理取消請求的流程流程如下：

• 接收處理清求
• 彈出清理回調(diào)函數(shù)，并執(zhí)行
• 是否有線程本地?cái)?shù)據(jù)的銷毀函數(shù)，如果有時(shí)，則執(zhí)行
• 線程退出

此時(shí)，如果線程是可連接的，則pthread_join需要被調(diào)用來回收資源。

線程取消的原理

線程取消的內(nèi)部是通過信號實(shí)現(xiàn)，發(fā)送請求，實(shí)現(xiàn)是發(fā)送了一個(gè)信號；這就很好理解取消點(diǎn)，它只是一個(gè)信號中斷處理點(diǎn)。

線程取消點(diǎn)

#include <pthread.h>
void pthread_testcancel(void);

調(diào)用此API可以在程序的調(diào)用位置創(chuàng)建取消點(diǎn)，就是可以響應(yīng)線程的取消；有些代碼段，我們不希望被中斷，必須執(zhí)行或者不執(zhí)行，那么就可以在此代碼段的前后設(shè)置取消點(diǎn)。

一般線程中的取消點(diǎn)有以下幾種：

• 調(diào)用pthread_testcancel創(chuàng)建的取消點(diǎn)；
• 讓線程產(chǎn)生等待條件API，它們內(nèi)部會有取消點(diǎn)，如信號量等待；
• 等待其它線程結(jié)束的調(diào)用，如pthread_join調(diào)用；
• 信號等待sigwait
• 其它一些會阻塞線程的標(biāo)準(zhǔn)庫API，它們內(nèi)部會有取消點(diǎn)，如sleep, read/write/send/recv等，在阻塞等待時(shí)，此線程仍然可以被取消運(yùn)行。

取消點(diǎn)屬性

屬性設(shè)置API

#include <pthread.h>
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

參數(shù)說明

• state 取值，

• PTHREAD_CANCEL_ENABLE , 使能取消點(diǎn)，也就是在此調(diào)用之后，如果設(shè)置了取消點(diǎn)，它們就可以響應(yīng)取消請求；線程默認(rèn)情況下，取消點(diǎn)是使能的；
• PTHREAD_CANCEL_DISABLE， 禁用取消點(diǎn)，也就是在此調(diào)用之后，如果設(shè)置了取消點(diǎn)，它們不再響應(yīng)取消請求; 當(dāng)收到取消請求時(shí)，它們會被阻塞，直到使用取消點(diǎn)后。

• type 取值

• PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, 取消請求會被延遲處理；當(dāng)收到取消請求時(shí)，不會立即處理，而是在下一個(gè)取消點(diǎn)時(shí)處理；
• PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, 立即處理取消請求，當(dāng)然操作系統(tǒng)不能保證實(shí)時(shí)性；

這兩個(gè)API都是設(shè)置當(dāng)前線程的取消點(diǎn)屬性。為什么會有這兩個(gè)函數(shù)呢？ 因?yàn)樵谖覀兂绦蛑胁粌H用到了線程庫函數(shù)，還有標(biāo)準(zhǔn)C庫函數(shù)，還有其它，而線程庫的取消點(diǎn)我們可以自己設(shè)定，而其它庫函數(shù)的取消點(diǎn)只能通過這兩個(gè)函數(shù)來控制，是否需要啟用。

總結(jié)

本文分享了關(guān)于線程運(yùn)行、掛起、喚醒、取消運(yùn)行等控制操作以及相關(guān)API，體現(xiàn)出并發(fā)操作的復(fù)雜性，對于掛起或取消運(yùn)行要特別注意它們的時(shí)機(jī)，避免產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。

本文所涉及的代碼已經(jīng)上傳到工程hatchCode, 在multipleThreads/example_06目錄下；

結(jié)尾

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作者郵箱：study@senllang.onaliyun.com
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