0
0

【linux 多线程并发】线程属性设置与查看，绑定CPU，线程分离与可连接，避够多线程下的内存泄漏

线程属性设置

​专栏内容：

  • 参天引擎内核架构 本专栏一起来聊聊参天引擎内核架构，以及如何实现多机的数据库节点的多读多写，与传统主备，MPP的区别，技术难点的分析，数据元数据同步，多主节点的情况下对故障容灾的支持。
  • 手写数据库toadb 本专栏主要介绍如何从零开发，开发的步骤，以及开发过程中的涉及的原理，遇到的问题等，让大家能跟上并且可以一起开发，让每个需要的人成为参与者。 本专栏会定期更新，对应的代码也会定期更新，每个阶段的代码会打上tag，方便阶段学习。

​开源贡献：

  • toadb开源库

个人主页：我的主页
管理社区：开源数据库
座右铭：天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物.

文章目录

前言

现代的CPU都是多core处理器，而且在intel处理器中每个core又可以多个processor，形成了多任务并行处理的硬件架构，在服务器端的处理器上架构又有一些不同，传统的采用SMP，也就是对称的多任务处理架构，每个任务都可以对等的访问所有内存，外设等，而如今在ARM系列CPU上，多采用NUMA架构，它将CPU核分了几个组，给每个组的CPU core分配了对应的内存和外设，CPU访问对应的内存和外设时速度最优，跨组访问时性能会降底一些。

随着硬件技术的持续发展，它们对一般应用的性能优化能力越来越强，同时对于服务器软件的开发，提出更高要求，要想达到极高的并发和性能，就需要充分利用当前硬件架构的特点，对它们进行压榨。那么，我们的应用至少也是要采用多任务架构，不管是多线程还是多进程的多任务架构，才可以充分利用硬件的资源，达到高效的处理能力。

当然多任务框架的采用，不仅仅是多线程的执行，需要对多任务下带来的问题进行处理，如任务执行返回值获取，任务间数据的传递，任务执行次序的协调；当然也不是任务越多处理越快，要避免线程过多导致操作系统夯住，也要防止任务空转过快导致CPU使用率飙高。

本专栏主要介绍使用多线程与多进程模型，如何搭建多任务的应用框架，同时对多任务下的数据通信，数据同步，任务控制，以及CPU core与任务绑定等相关知识的分享，让大家在实际开发中轻松构建自已的多任务程序。

概述

前一篇博客介绍了创建线程的步骤和调用的接口，但是传递的参数都采用了默认值，其实线程有很多属性值可以进行设置，这样让多线程的应用运行更加的协调，充分利用硬件资源。

本文就来分享一下线程的属性，以及设置方法和接口，最后会分享一段示例代码看一下设置效果。

特点说明一下，这里分享的linux thread 库，是Native Posix Thread Library(NPTL)，也就是符合posix的接口；为什么要强调这个呢，因为linux 下的线程库有好几种，各家实现都有一些差异，也会存在一些问题，而posix的这一套NTPL已经被大家广泛接受而大量使用，所以我们也以这套库为基础来介绍；编译时需要加-lptrhead或libpthread库引用。

线程属性

线程属性有很多，这里分类列举一下。
属性名接口描述栈属性pthread_attr_getstack, pthread_attr_setstack设置栈地址和栈大小栈地址pthread_attr_getstackaddr, pthread_attr_setstackaddr设置栈地址栈大小pthread_attr_getstacksize, pthread_attr_setstacksize设置栈大小堆栈保护区pthread_attr_getguardsize, pthread_attr_setguardsize设置堆栈保护区大小分离状态pthread_attr_getdetachstate, pthread_attr_setdetachstate设置线程的可连接或分离调度继承属性pthread_attr_getinheritsched, pthread_attr_setinheritsched是否继承调度属性的设置调度优先级属性pthread_attr_getschedparam, pthread_attr_setschedparam调度优先级参数的设置调度策略属性pthread_attr_getschedpolicy, pthread_attr_setschedpolicy调度策略属性的设置调度资源的范围pthread_attr_getscope, pthread_attr_setscope设置调度资源的范围CPU 亲和性pthread_attr_getaffinity_np，pthread_attr_setaffinity_np设置线程运行时绑定的CPU core信号掩码pthread_attr_getsigmask_np, pthread_attr_setsigmask_np信号掩码设置默认属性pthread_getattr_default_np, pthread_setattr_default_np设置为线程默认属性获取属性pthread_getattr_np获取线程实际属性
主要分为四大类：

  • 堆栈相关属性，设置栈大小和起始地址，还可以设置保护区，给越界留有缓冲区；
  • 调度相关属性，CPU的绑定，调度策略等；
  • 分离状态，对线程退出时，资源的回收方式的设置；
  • 信号掩码设置，对线程级别的信号中断响应设置；

栈属性

属性名接口描述栈属性pthread_attr_getstack, pthread_attr_setstack设置栈地址和栈大小栈地址pthread_attr_getstackaddr, pthread_attr_setstackaddr设置栈地址栈大小pthread_attr_getstacksize, pthread_attr_setstacksize设置栈大小堆栈保护区pthread_attr_getguardsize, pthread_attr_setguardsize设置堆栈保护区大小
主要有四组接口，其中栈属性设置包括了对栈地址和栈大小的设置，所以这里只介绍下面三组接口。

栈地址

intpthread_attr_setstack(pthread_attr_t*attr,void*stackaddr,size_t stacksize);intpthread_attr_getstack(pthread_attr_t*attr,void**stackaddr,size_t*stacksize);intpthread_attr_getstackaddr(constpthread_attr_t*restrict attr,void**restrict stackaddr);intpthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t*attr,void*stackaddr);

设置线程栈的起始地址，我们知道栈的地址是从起始地址开始从大到小的增长，也就是向下连续的分配空间，如果该地址超出了分配的栈区域的最高地址，就会发生栈溢出。

不建议平常使用单独设置栈地址的功能 

pthread_attr_setstackaddr

，由于无法提供指定增长方向或栈范围的方法; 而

pthread_attr_setstack

中指定了起始地址和stacksize参数指定的栈的范围，可以分配连续的向下的区域。

栈大小

intpthread_attr_getstacksize(constpthread_attr_t*restrict attr,size_t*restrict stacksize);intpthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t*attr,size_t stacksize);

常用的是对栈大小的设置，根据程序本身的特点，如并发线程多少，递归调用深度，分配大的结构体数据等情况，决定是否需要调整默认栈大小。

栈保护区

intpthread_attr_getguardsize(constpthread_attr_t*restrict attr,size_t*restrict guardsize);intpthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t*attr,size_t guardsize);

出于以下两个原因，为应用程序提供了 guardsize 属性：

  • 溢出保护可能会导致系统资源浪费。如果应用程序创建大量线程，并且已知这些线程永远不会溢出其栈，则可以关闭溢出保护区。通过关闭溢出保护区，可以节省系统资源。
  • 线程在栈上分配大型数据结构时，可能需要较大的溢出保护区来检测栈溢出。

guardsize 参数提供了对栈指针溢出的保护。如果创建线程的栈时使用了保护功能，则实现会在栈的溢出端分配额外内存。此额外内存的作用与缓冲区一样，可以防止栈指针的栈溢出。如果应用程序溢出到此缓冲区中，这个错误可能会导致 SIGSEGV 信号被发送给该线程。

如果 guardsize 为零，则不会为线程提供溢出保护区。如果 guardsize 大于零，则会为每个使用 attr 创建的线程提供大小至少为 guardsize 字节的溢出保护区。缺省情况下，线程具有实现定义的非零溢出保护区。

允许合乎惯例的实现，将 guardsize 的值向上舍入为可配置的系统变量 PAGESIZE 的倍数。

调度属性

属性名接口描述调度继承属性pthread_attr_getinheritsched, pthread_attr_setinheritsched是否继承调度属性的设置调度优先级属性pthread_attr_getschedparam, pthread_attr_setschedparam调度优先级参数的设置调度策略属性pthread_attr_getschedpolicy, pthread_attr_setschedpolicy调度策略属性的设置调度资源的范围pthread_attr_getscope, pthread_attr_setscope设置调度资源的范围CPU 亲和性pthread_attr_getaffinity_np，pthread_attr_setaffinity_np设置线程运行时绑定的CPU core
线程调度属性主要有以下几种：

  • 继承属性
  • 调度参数属性
  • 调度策略属性
  • CPU亲和性属性

继承属性

intpthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t*attr,int inheritsched);intpthread_attr_getinheritsched(pthread_attr_t*attr,int*inheritsched);
  • inherit 值为 PTHREAD_INHERIT_SCHED 表示新建的线程将继承创建者线程中定义的调度策略, 将忽略在 pthread_create() 调用中定义的所有调度属性。
  • 如果使用缺省值 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED ，则将使用 pthread_create() 调用中的属性。

调度策略属性

intpthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t*attr,int policy);intpthread_attr_getschedpolicy(pthread_attr_t*attr,int*policy);

这里的策略支持三种取值：

当policy 取值为以下：

  • SCHED_FIFO， 先来先服务；
  • SCHED_RR， 时间片轮转；
  • SCHED_OTHER， 普通策略；

前两种是realtime，实时系统的调度策略，一般不会使用，它们两个支持优先级的设置，范围是1-99；

第三种是用户线程默认的策略类型，在内核中的命名是

SCHED_NORMAL

, 不支持优先级设置，必须为0；
当然在

SCHED_OTHER

策略下的各用户线程之间可以通过调整nice值，进行优先级调整，它的范围为-20 - 19之间，越小优先级越高。

优先级属性

intpthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t*attr,conststructsched_param*param);intpthread_attr_getschedparam(pthread_attr_t*attr,structsched_param*param);

调度参数在结构

sched_param

中定义，仅支持优先级参数设定。

优先级参数仅在支持的调度策略下设置才有效，在

SCHED_OTHER

, 

SCHED_IDLE

, 

SCHED_BATCH

这三种策略下，优先级必须设置为0；
在

SCHED_FIFO

, 

SCHED_RR

这两种实时调度策略下，优先级范围为1-99，数字越大优先级越高；

新创建的线程以此优先级运行, 简单示例代码如下：

pthread_attr_t tattr;int newprio;
sched_param param;/* set the priority; others are unchanged */
param.sched_priority =10;/* set the new scheduling param */
ret =pthread_attr_setschedparam(&tattr,&param);

调度资源范围属性

intpthread_attr_setscope(pthread_attr_t*attr,int contentionscope);intpthread_attr_getscope(constpthread_attr_t*attr,int*contentionscope);

contentionscope的取值如下：

  • PTHREAD_SCOPE_SYSTEM， 线程在抢占资源，与它竞争的线程是系统中的所有线程；
  • PTHREAD_SCOPE_PROCESS， 线程在抢占资源时，与它竞争的线程是本进程创建的线程，优先级依赖与策略和优先级设定；

CPU亲和性属性

intpthread_attr_setaffinity_np(pthread_attr_t*attr,size_t cpusetsize,constcpu_set_t*cpuset);intpthread_attr_getaffinity_np(pthread_attr_t*attr,size_t cpusetsize,cpu_set_t*cpuset);

参数说明

  • cpusetsize, 是第三个参数的size, 也就是sizeof(cpu_set_t);
  • cpuset, 指定CPU core的掩码，使用CPU_ZERO(&set);和 CPU_SET(numCpu, &set); 两个宏来设定，numCpu指定绑定的core或thread编号，是整型数字；

参看机制的CPU 数量和core数量

[senllang@hatch example_03]$ lscpu |egrep-i'core.*:|socket'
Thread(s) per core:  2
Core(s) per socket:  8
Socket(s):           1

这里有一个CPU，包含8个core，每个core可以有两个线程，那就是可以有16个掩码值，设置时编号从0-15；

有时CPU会采用NUMA架构，那么相关线程需要设置到同一个Node的CPU编号下。

分离属性

intpthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t*attr,int detachstate);intpthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t*attr,int*detachstate);

detachstate的取值如下：

  • PTHREAD_CREATE_DETACHED, 创建分离状态的线程，此时不用关注线程退出时的资源回收；
  • PTHREAD_CREATE_JOINABLE, 创建可连接状态的线程，线程退出时，需要使用pthread_join对线程资源回收；默认参数就是可连接状态的线程。

如果线程以PTHREAD_CREATE_JOINABLE创建后，没有时机调用pthread_join时，还可以调用pthread_detach 函数，将指定线程置为分离状态，这样系统会自动回收线程资源。

如果线程以PTHREAD_CREATE_JOINABLE创建后，没有调用pthread_join，会造成一定的内存泄漏，这里一定要注意。

信号属性

#define_GNU_SOURCE/* See feature_test_macros(7) */#include<pthread.h>intpthread_attr_setsigmask_np(pthread_attr_t*attr,constsigset_t*sigmask);intpthread_attr_getsigmask_np(constpthread_attr_t*attr,sigset_t*sigmask);

设置线程级别的信号掩码，也就是那些信号会被阻塞。
sigset_t 类型的操作，需要使用一组信号掩码操作函数

  • int sigemptyset (sigset_t *set) ，清空信号掩码变量
  • int sigfillset (sigset_t *set) ， 填充所有信号掩码
  • int sigaddset (sigset_t *set, int signum) ，将某个信号添加到掩码中
  • int sigdelset (sigset_t *set, int signum) ，将某个信号从掩码中移除
  • int sigismember (const sigset_t *set, int signum)， 检测某个信号是否在掩码中

默认属性

#define_GNU_SOURCE/* See feature_test_macros(7) */#include<pthread.h>intpthread_getattr_default_np(pthread_attr_t*attr);intpthread_setattr_default_np(pthread_attr_t*attr);intpthread_getattr_np(pthread_t thread,pthread_attr_t*attr);

前两个函数是将线程属性设置为默认值，也就是创建线程时，将线程属性设置为NULL，这两者是等价的。

第三个函数是获取指定线程的属性，可以在线程运行过程中获取线程属性。

总结

本文主要分享了线程属性相关的接口，以及部分属性的含义，如何正确使用；在应用编程时，大多数情况下都会采用多线程并发的架构，线程属性的正确使用，能够帮助我们有提高CPU的利用效率，同时在使用过程中避够资源泄漏也非常关键。

在gitCode上分享了工程hatchCode，会不断增加多线程并发的案例代码，请大家关注保留。

结尾

非常感谢大家的支持，在浏览的同时别忘了留下您宝贵的评论，如果觉得值得鼓励，请点赞，收藏，我会更加努力！

作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com
如有错误或者疏漏欢迎指出，互相学习。

标签： linux 服务器 c语言
本文转载自: https://blog.csdn.net/senllang/article/details/135322978
版权归原作者 韩楚风 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
登录后发布评论

“【linux 多线程并发】线程属性设置与查看，绑定CPU，线程分离与可连接，避够多线程下的内存泄漏”的评论:

还没有评论
关于作者
...
overfit同步小助手
文章同步
相关阅读

如何安装Rocky Linux8.5？详细过程及安装包如下

【VScode】VSCode中的智能编程利器，全面揭秘ChatMoss & ChatGPT中文版

【解决办法】无法使用右键“通过VSCode打开文件夹”

使用MFC与Excel交互实现报表打印功能

PHP与MySQL数据库交互：数据录入与输出实战

Axure PR 9 多级下拉选择器 设计&交互

结合人工智能，大数据，物联网等主流技术实现业务流程的闭环整合的智慧快消开源了。

文章导航