Multithreading 如何通过实验确定进程/线程的调度量？

只是为了避免任何关于“为什么你需要知道这个？”的评论：这只是我好奇的一个谜题，不是出于任何实际原因我需要做的事情

给定一个典型的POSIX系统[1]，您将如何设计一个实验来确定CPU受限进程的调度量[2]

[1] ：但不允许通过syscall或/proc接口查询此信息

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[2] ：“调度量”定义为进程在其调度时间结束且操作系统允许另一个进程运行之前，在CPU上运行而不阻塞或让步的时间量。

我不确定它的准确性，但这可能有效：

确保您的计算机处于空闲状态（或尽可能使其处于空闲状态）

生成2N个线程（其中N是计算机中的核心数）。所有这些线程都应设置为以彼此相同的优先级运行

每个线程都应该运行一个无限循环，在这个循环中，它什么也不做，只是使用一个高分辨率计时器（例如调用std:：chrono:：staddy_clock:：now（）或类似程序）重复检索当前单调递增的wallclock时间

在循环的每次迭代中，每个线程都应该检查“突然间隔”的结果时间值，即时钟时间从（t）跳到（t+n毫秒，其中n大于通常的增量值）。这些间隙很可能表示线程离开CPU的时间段，以便另一个线程可以运行

在某个时刻，计算所有这些间隙大小的平均值，这是您对调度程序的量子大小的估计

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请注意，这假设您的时钟分辨率大于调度程序的量子大小；如果不是（例如，如果您试图使用10毫秒分辨率的时钟来测量5毫秒的量子长度），那么测量量子长度将非常困难。

我认为您可以通过对以下系统的足够运行进行统计分析来获得答案：

• 为清除终止标志的每个处理器运行一个线程，然后为固定的迭代次数或直到设置终止标志（以先到者为准）运行循环。这些线程记录它们是由于运行所有迭代而终止，还是由于设置了终止标志而终止

• 同时，运行另一个设置终止标志的线程

在循环中的各种迭代次数中执行此操作

如果循环在线程时间片内完成，它将完成所有迭代。如果没有在线程时间片内完成，终止线程将有机会中断其中一个循环线程

现在，有时会首先调度终止线程，并且可能还有其他线程正在运行，这会使行为复杂化，因此您可能需要在多处理器系统上多次运行该线程，并对结果进行统计分析。您还需要考虑线程启动时间和内存访问时间，因为在循环的每次迭代中都可能会有内存障碍来检查标志

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但是，如果在足够多的不同循环迭代限制下进行足够多的重复，那么这将为您提供在一个时间片中迭代循环的次数。然后，您可以在未加载的系统上运行大量迭代，以获得每次迭代所需的时间长度，然后计算每个时间片的挂钟时间。

请注意，优先级较高的进程通常会在需要时尽快运行（否则就没有必要拥有更高的优先级）。也许在你的最后一段中，你想说“……在预定时间结束之前，操作系统允许另一个优先级相同的进程运行。”@JeremyFriesner我认为在典型的系统中，进程在其时间片过期之前不会被抢占。我弄错了吗？它在Linux或FreeBSD中是如何工作的？不管怎样，我已经编辑了这个问题。通常一个进程将一直运行，直到（a）其量程过期（并且另一个具有相同优先级的进程准备运行），或者（b）另一个具有更高优先级的进程准备运行。（另一种选择是，一个准备运行的高优先级进程没有运行，因为一个低优先级进程正在运行，这被称为优先级反转，这是调度程序设计人员试图避免的）@JeremyFriesner因此在单核系统上，如果一个高优先级CPU绑定的线程永远旋转，那么其他任何线程都无法运行，除非调度程序发现它需要降低优先级？这似乎是错误的，但我不是专家。在一个具有静态优先级的系统中，这正是可能发生的事情。这是常见的，例如在实时系统中，如果高优先级线程从未放弃CPU，那么您可能必须重新启动计算机以重新获得对它的控制。当然，让有缺陷的程序使您的计算机无法控制并不是一个非常理想的行为，这就是为什么一些非实时操作系统（尤其是Unix/Linux）在长时间内无法自动放弃CPU（例如通过阻塞）时会动态更改进程的优先级。（请参阅：）这可能很接近，但我认为在std:：chrono:：Stadium_clock:：now（）需要系统调用的系统中，它可能会被丢弃（因此，上下文切换和调度将在循环中的每一次都发生，而不仅仅是在时间片过期之后）。系统调用不会导致切换到另一个任务。这将是一个极其昂贵的系统设计。它可能需要一个从用户模式到内核模式的上下文切换，尽管@usr通常是这样的——特别是当调用不能立即完成时（想想

read

等），时钟调用不会阻止系统调用。在多处理器系统上，线程2/总是/不会在可用处理器上立即运行吗？@Brennan很好-如果有的话