在 Windows 上根据给定优先级获取互斥锁

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 Windows 上根据给定优先级获取互斥锁

【英文标题】：Acquiring mutex based on given priority on Windows

【发布时间】：2019-04-02 13:01:40

【问题描述】：

我有几个需要通信的进程，我希望能够只让一个进程同时与另一个通信，例如，如果我有进程 A、B、C、D。如果 B 想要发送给 A 发消息，C 不能发消息，甚至 D 也发不出去。

我已经有了通信所需的管道，并且我正在 WinAPI 中寻找一个对象来实现排他性行为。

我还需要设置一个优先级，所以假设 C 正在向 D 发送一条消息，并且 A 和 B 都想发送，当 C 完成后，我需要能够确保 A 总是先发送。

我知道，这听起来像是一种会导致饥饿的情况，事实上它会，但我正在尝试模拟一个遭受饥饿 (CANbus) 的真实设置。

知道我可以使用哪种对象吗？

【问题讨论】：

目的并不是真正模拟饥饿，而是模拟几个处理器通过 CAN 通信，使用多个进程通过管道通信。在模拟中。我缺乏交流的排他性。

@AlexF 虽然肯定更简单，但我更愿意寻找不涉及外部进程的解决方案。

排他性很容易获得，只需要一个命名的互斥体。优先级，不，一点也不。在这种情况下需要一个专门的仲裁进程是很常见的，主要是为了使整个系统能够适应意外故障。在模拟中您不关心它，但在您的 CANbus 模拟中它扮演总线的角色。使用线程而不是进程让这一切变得更容易。

@HansPassant 仲裁程序会简化事情吗？它会如何表现？我宁愿不需要一个，但如果没有其他（足够简单的）解决方案存在，添加另一个进程是可行的。

这不是简化，而是要求。只有仲裁者可以对消息进行排序以赋予优先级，它充当“总机”。

【参考方案1】：

与所有其他现代操作系统一样，Windows 将根据优先级调度线程。如果您有不同优先级的线程，并且它们都在等待同一个互斥信号量，那么当该互斥量下一次可用时，将运行最高优先级的线程。

因此，您应该能够设置线程优先级，使 A 高于 B，并拥有一个互斥信号量，它们都在通信之前获取，并在完成后释放。因此，当 C 完成与 D 的通信后，它将释放互斥体，并且在两个就绪线程（A 和 B）中，Windows 将在 B 之前调度 A。由于 A 将获取信号量，因此 B 将在 A 完成之前变为未就绪状态并释放了互斥锁。

【讨论】：

这肯定是我考虑过的事情，但我也听说优先级不是规则，而是对调度程序的建议（它可能不尊重为避免挨饿而设置的优先级），我需要一些东西这是确定性的。此外，更改优先级可能会影响执行的其余部分，这应该像完全独立一样完成。

@bracco23 不，它们是规则。当然在内核调度程序必须做出决定的时候——例如。两个线程在同一个信号量上等待，并且它刚刚被另一个释放 - 这就是它必须注意两个线程的优先级的地方。如果没有，那么调度程序将忽略线程优先级，这有什么意义。与 *nixes 使用的简单方案相比，Windows 中线程和进程优先级的工作方式不同，但它的调度行为是确定性的。

@bracco23，我怀疑对我的答案投反对票的人实际上并没有费心阅读 Windows Internals 的第 5 章，该章规定了规则。 Windows 确实会处理进程优先级，但进程中未调度线程的相对优先级不受此影响。除了根据是否有鼠标焦点动态改变进程优先级之外，Windows 的调度程序是一个优先级驱动的抢占系统，就像其他任何东西一样。它不会做（Linux 也不会）是解决优先级倒置 - 但这不是您要询问的问题