等待 IO 的线程是不是也会阻塞核心？

Posted 2023-02-19

【中文标题】等待 IO 的线程是不是也会阻塞核心？

【英文标题】：Does a thread waiting on IO also block a core?等待 IO 的线程是否也会阻塞核心？

【发布时间】：2016-06-11 20:13:48

【问题描述】：

在同步/阻塞计算模型中，我们通常说执行线程会在等待 IO 任务完成时等待（阻塞）。

我的问题是这通常会导致执行线程的 CPU 内核空闲，还是等待 IO 的线程通常会被上下文切换并进入等待状态，直到 IO 准备好被处理？

【参考方案1】：

对于大多数以标准方式使用的编程语言，答案是它会阻塞你的线程，但不会阻塞你的 CPU。

您需要为 1 个线程显式地为特定线程（亲和性）保留一个 CPU 以阻塞整个 CPU。要更明确，请参阅此question：

您可以在除您的进程之外的每个进程上调用 SetProcessAffinityMask，并使用一个掩码，该掩码仅排除将“属于”您的进程的核心，并在您的进程中使用它来将其设置为仅在该核心上运行（或者，甚至更好, SetThreadAffinityMask 仅在执行时间关键任务的线程上）。

【讨论】：

Affinity 与此相反：它将线程标记为只能在有限的一组 CPU 上运行。它不会阻止其他任务使用该 CPU。最近有一个问题，关于如何为一个进程预留一个core，但是找不到。

您可以使用亲和性来排除其他进程在线程运行的核心上运行。

@DevShark 您正在考虑使用 CPU 亲和力 + isolcpus（例如在 Linux 中）

【参考方案2】：

CPU 内核通常不专用于一个特定的执行线程。内核不断地切换正在执行的进程进出 CPU。 CPU当前正在执行的进程处于“运行”状态。等待轮到它们的进程列表处于“就绪”状态。内核非常快速地切换这些输入和输出。现代 CPU 功能（多核、同时多线程等）试图增加可以一次物理执行的执行线程数。

如果一个进程被 I/O 阻塞，内核只会将它放在一边（将其置于“等待”状态），甚至不会考虑在 CPU 中给它时间。当 I/O 完成后，内核将阻塞的进程从“等待”状态移动到“就绪”状态，以便它可以在 CPU 中轮到（“运行”）。

所以你阻塞的执行线程只会阻塞：执行线程。 CPU 和 CPU 内核继续让其他执行线程进出它们，并且不会空闲。

【讨论】：

@RyanVincent：用户空间进程可以直接使用内存，而无需进行系统调用。 A process waiting on cache misses is still tying up a CPU core。如果使用忙等待自旋锁进行线程同步也是如此。当等待其他任何事情时，内核将收到通知。它将唤醒正在等待该磁盘块或网络数据包的线程。

另外，Linux 上的低优先级任务总是获得一些 CPU。最小优先级不是“仅当 CPU 空闲时”，以避免在低优先级进程占用资源或其他东西时出现死锁。显然，支持真正的空闲优先级会使调度程序更加复杂，因为它必须检查何时可以安全地完全饿死一个进程。所以即使不使用它也会稍微减慢调度，因此 Linux 不包含它。所以每个没有等待的进程都会收到一些时间片。

@PeterCordes，感谢您的解释 - 它有帮助。

【参考方案3】：

如果我们假设它不是异步的，那么我会说，在这种情况下，拥有该线程的线程肯定会被放入等待队列，并且状态将是“等待”。

上下文切换明智，IMO，它可能需要更多解释，因为术语上下文切换可能意味着/涉及许多事情（换入/换出、页表更新、寄存器更新等）。根据当前的执行状态，可能会安排属于同一进程的第二个线程运行，而在 IO 操作上被阻塞的线程仍在等待。

例如，上下文切换很可能仅限于更改 CPU 上与内核有关的寄存器值（但如果剩余内存不多，拥有的进程甚至可能被换出）。

【参考方案4】：

不，在java中，块线程不参与调度