Linux基础（进/线程间的竞争）

Posted 2021-04-15 秘籍酷

今天，继续来讨论哲学话题。什么是真正的公平？给你两个选择，第一：全部人排一样的队，吃一样放的饭，赚一样的钱。第二：人人都分三六九等，有人高高在上事事优先，有人人微言轻事事垫底。你觉得如何？

用脚趾头想想也知道，第一种情况是绝对的公平，结果是把效率往死里拖，回到五六十年代的中国，回到水深火热的年代。第二种情况是相对的公平，时间和优先权市场化，说白了就是资源优化配置。

因此答案是，绝对的公平才是最大的不公平，而不公平才是真正的公平。真TM绕口令似的。

现实中我们都知道，不能吃大锅饭，不能搞“一直同仁”，对不同的人不同的事要区别以待，那么在编程开发中面对进/线程的时候，道理也都一样。因为从本质上来讲，一个人和一条线程是类似的，他们都是一个个活动的对象，并且互相争夺有限的资源（人争夺一切资源，线程争夺系统运算资源）。

学过一点计算机原理的人都知道，进/线程有所谓优先级的说法。但具体细节可能不会特别清楚，比如什么静态优先级、动态优先级、调度策略、实时线程、普通线程、nice值等等。下面就来简单地把它们一一轻轻打死。

先澄清一个概念，进程和线程的关系，look：

从图中看到，所谓进程就是包含了1条以上线程的线程组。 每一条线程都是可以被单独调度的实体，因此我们考虑优先级的相关问题，就以线程对对象就行了。

关于调度策略，你需要知道的几点：

0，静态优先级（static priority）分为0-99级，级别越高，优先权重越大。其中第0级属于普通线程，1-99为实时线程。

1，线程有三种调度策略，分别是SCHED_FIFO、SCHED_RR和SCHED_OTHER。

2，当线程的调度策略为SCHED_FIFO时，其静态优先级必须设置为1-99，这将意味着一旦这种线程处于就绪态时，他能立即抢占任何静态优先级为0的普通线程。

总的来讲，一个具有SCHED_FIFO调度策略的线程会一直运行直到发送I/O请求，或者被更高优先级线程抢占，或者调用sched_yield( )主动让出CPU。

 

3，当线程的调度策略为SCHED_RR时，情况跟SCHED_FIFO是一样的，区别在于：每一个SHCED_RR策略下的线程都将会被分配一个额度的时间片，当时间片耗光时，他会被放入其所在优先级队列的队尾的位置。可以用sched_rr_get_interval( )来获得时间片的具体数值。

 

4，当线程的调度策略为SCHED_OTHER时，其静态优先级必须设置为0（即普通线程）。该调度策略是Linux系统调度的默认策略。

处于0优先级别的这些线程按照所谓的动态优先级被调度，而动态优先级起始于线程的nice值，且每当一个线程已处于就绪态但被调度器调度无视时，其动态优先级（即nice值）会自动增加一个单位，这样能保证这些线程竞争CPU的公平性。

100个静态优先级，对应内核任务管理中的100条队列，好比银行排队等到办理业务的100个窗口，每一条队列都站着一些等到调度的线程。

其中第0号队列全是屌丝（即所谓的普通线程），第1-99号队列都是VIP，而且数字越大优先级越高。

银行里服务柜员相当于CPU，是一个极快动作的业务员，迅速地在各个窗口间轮流切换，当然，她会优先处理高优先级的客户，比如优先级为90的客户是存款500万以上的VIP，一般他的事务紧急不容怠慢。

非实时的普通线程，他们之间的调度凭借所谓的动态优先级来博弈。下面来总结一下动态、静态优先级的概念。

什么是 静态 优先级

线程的静态优先级（static priority）之所以被称为“静态”，是因为只要你不强行使用相关函数修改他，他不会随着线程的执行而发生改变。

静态优先级决定了实时线程的基本调度次序，如果他们的静态优先级一样，那么调度策略再为调度器提供进一步的调度依据。

什么是 动态 优先级

线程的动态优先级（dynamic prioriy）是非实时的普通线程独有的概念，之所以被称为“动态”，是因为它会随着线程的运行，根据线程的表现而发生改变。

具体来讲是——如果一条线程是“CPU消耗型”的，比如视频解码算法，这类线程只要一运行就黏住CPU不放，这样的线程的动态优先级会被慢慢地降级，这符合我们的预期，因为这类线程不需要很高的响应速度，你只要保证一定的执行时间片就可以了。

相反，另一类线程被称为“IO消耗型”，比如编辑器，这类线程绝大部分的时间都在睡眠，调度器发现每次调度他他都毅然决然地放弃了，将宝贵的CPU让给了其他线程，了不起是个大好人，因此会慢慢地提高他的动态优先级，使得这类线程在同等的非实时普通线程中，有越来越高的响应速度，表现出更好的交互性能，这也正是我们想要的结果。

可见，世界根本不可能存在绝对的公平，因为那样的世界将会无比糟糕。事情有轻重缓急，人有三六九等，听起来不那么顺耳，但是世界的真相。我会乱说？