C pthreads中的条件变量和实时优先级

我有两个线程，一个生产者和一个消费者。生产者线程通过命名管道以不同的速率接收来自另一个程序的数据，并通过队列将其转发给使用者线程。调度程序策略为RR，并且生产者线程的优先级高于使用者线程。我希望生产者发出信号，表示队列中有新数据，并让使用者等待生产者阻塞，这将在没有数据可从指定管道读取时发生

主线程设置优先级：

policy = SCHED_FIFO;    

pthread_attr_init(&tattr);
pthread_attr_setinheritsched(&tattr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);
pthread_attr_setscope(&tattr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);
pthread_attr_setschedpolicy(&tattr, policy);

param.sched_priority = sched_get_priority_max(policy);
pthread_attr_setschedparam(&tattr, &param);
pthread_create(&tid[0], &tattr, producer, fifo);

param.sched_priority = sched_get_priority_min(policy);
pthread_attr_setschedparam(&tattr, &param);
pthread_create(&tid[1], &tattr, consumer, fifo);

制片人这样做：

fd = open(pipe, O_RDONLY);
while((read(fd, buf, 1024))!=0){
    val = atoi(buf);
    if(val > SOMETHING){
        do_something();
    } else {
        pthread_mutex_lock (fifo->mut);
        while (fifo->full) {
            pthread_cond_wait (fifo->notFull, fifo->mut);
        }
        queueAdd (fifo, val);
        pthread_mutex_unlock (fifo->mut);
        pthread_cond_signal (fifo->notEmpty);
    }
}

消费者：

while(TRUE){
    pthread_mutex_lock (fifo->mut);
    while (fifo->empty) {
        pthread_cond_wait (fifo->notEmpty, fifo->mut);
    }
    queueDel (fifo, &d);
    do_something_else(d);
    pthread_mutex_unlock (fifo->mut);
    pthread_cond_signal (fifo->notFull);
}

发完信号后，低优先级线程接管。我做错了什么

提前谢谢

编辑：更改线程的名称。我在这里发布时更改了名称，因为我的代码是西班牙语，函数名不是producer-consumer，并且犯了一个错误。但不幸的是，事情并没有那么简单

---

我所说的“接管”是指消费者继续执行。我想让它在生产者线程阻塞或退出时启动。

如果您对“低优先级线程接管”的含义更清楚一点，这会很有帮助，因为这样更容易确定。但我不认为这与调度策略有任何关系

从POSIX规范可以，从，但相同的区别：

如果在一个条件变量上阻塞了多个线程，则调度策略将确定取消阻塞线程的顺序。当由于pthread_cond_信号或pthread_cond_广播而解除阻塞的每个线程从其对pthread_cond_wait或pthread_cond_timedwait的调用返回时，该线程拥有其调用pthread_cond_wait或pthread_cond_timedwait的互斥锁。被解除阻止的线程根据调度策略（如果适用）争夺互斥锁，就好像每个线程都调用了pthread_mutex_lock一样

现在，由于您的互斥体顺序，请参见最后一段中的注释，在执行pthread_cond_信号时，另一个线程不持有互斥体。因此，在单CPU机器上，我们知道无论调度策略如何，它都将被调度，因此，在信令线程设法重新锁定互斥锁之前，信令线程将立即捕获互斥锁。IE由于当时只有一个线程在争夺互斥对象，因此调度策略是不相关的，它总是会得到它

这就是你所指的吗

还有，如果你做了别的事情；在最短的时间内，您不希望在保持互斥锁的情况下执行此操作，否则将停止生产者的运行

这里可能还有另一件事在起作用。另一个问题可能是由于竞争条件，pthread_cond_信号无法工作。您不必在保持互斥的情况下调用pthread_cond_信号，但这是一个好主意。在本例中，例如，在使用者中，您在从队列中移除某些内容后解锁互斥锁，然后执行该信号。在删除互斥和发出信号之间，FIFO可能已经改变了状态，而引用FIFO->notFull在技术上是不安全的。我建议交换pthread_mutex_unlock和pthread_cond_信号；这也可以改进调度

编辑 现在是多余的，因为这是OP的错误，因为已修复

这真的很简单吗？您在原始邮件中说：

调度程序策略为RR，并且生产者线程的优先级高于使用者线程

但是，在代码中：

param.sched_priority = sched_get_priority_max(policy);
pthread_attr_setschedparam(&tattr, &param);
pthread_create(&tid[0], &tattr, consumerr, fifo);

param.sched_priority = sched_get_priority_min(policy);
pthread_attr_setschedparam(&tattr, &param);
pthread_create(&tid[1], &tattr, producer, fifo);

在我看来，消费者的优先级最高，生产者的优先级最低。

---

尝试在禁用优化的情况下编译您的项目，因为如果您现在启用了它们，并且变量fifo->empty和fifo->full没有声明为volatile，那么编译器很可能会以您不喜欢的方式优化代码的某些部分-该值只测试一次，如果这是真的，那么您的代码将陷入一个无止境的循环，即pthread_cond_wait的循环，它无论如何都不会离开，因为编译器看不到pthread_cond_wait如何改变它

如果不是这样，那么你描述的行为我还是不清楚。。。您的示例应按以下方式工作：

制作人在队列中放入一些东西，直到它满了，然后阻塞， 消费者从队列中取出商品，并向制作人发出信号，表示有一个空闲槽， producer醒来时假设它在读取时未被阻止，并将一个项目放入队列（即整个可用空间），然后阻止， ...

---

你看到的行为与你期望的有什么不同？当队列中没有数据时，消费者如何接管？它应该在第一个（也是从队列中获取的最后一个元素）之后停止接管，并等待生产者添加任何内容。

您所说的低优先级线程接管是什么意思？有你

---

您考虑过使用MQUE.h头中的消息队列将数据传输到使用者，并使用单个条件变量+共享易失性变量或信号量或信号向生产者发送信号？不，我没有尝试过。谢谢你的想法。那么，说清楚一点，你只想让消费者在FIFO为非空且生产者无法运行的情况下运行，例如，卡在阻塞读取中？与当前仅在满足前一个条件的情况下运行相反？@asCii88因此保持互斥锁也做些什么，因此互斥锁解锁的唯一点是它处于读取状态时，我认为这是您想要的。在原始代码中，解锁互斥锁和发信号通知条件变量的顺序非常好。你会发现到处都有这样的信息：如果悲观化，按照你的建议去做，只会导致过度的上下文切换。您不使用互斥体来同步对条件变量的访问，而是为了保护共享资源。正如我所说的，当条件变量发出信号时，不需要保持互斥体，但这并不免除您同步访问变量的要求。然而，我认为我是正确的，OP的排序将始终导致线程等待该互斥体获取它，这将始终导致上下文切换，如果下一个信令线程在这里做的事情是等待互斥体，请参阅下一个while循环的开始；如果互斥体上只有一个东西在等待，它就会得到它。它是最佳的还是最佳的取决于具体情况。将立即进行上下文切换。但在你的场景中会有。。。即时上下文切换甚至更早。如果在发出条件信号时保持互斥体，则发出信号的线程将被唤醒，并在互斥体上的等待功能块内，这将导致另一个上下文切换回信号线程，然后可以解锁互斥体，从而另一个上下文切换到发信号的线程。这是悲观的，因为这样你总是会得到这些额外的开关，而在相反的情况下，只有当你有一个像OP这样的循环时，上下文开关才会出现在这种情况下@弗雷德·肖邦不确定你是对的。但是，如果需要可预测的调度行为，则该互斥锁由调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast的线程锁定除非他们建议pessimal==可预测！我相信，在这种情况下，互斥体处理的工作方式与pthread_cond_wait类似，也就是说，它被视为调度，就好像互斥体被丢弃一样。无论如何，我们不应该在评论中争论这个问题。当生产者将某些内容放入队列并发出pthread\u cond\u signal fifo->notEmpty信号时，consumber解除阻塞，获取元素并运行。当然，当一次迭代后队列中什么都没有了时，它会阻塞，生产者会再次运行。