从bash和linux调度创建实时linux线程

Question

我是linux内核开发的新手。我正在尝试学习线程创建和同步。我的最终目标是创建两个线程，这两个线程使用一个由信号量保护的共享资源。

代码是

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<semaphore.h>

sem_t sema_obj;

pthread_t tid[2];

int shared_val = 0;

void* doSomeThing(void *arg)
{
    unsigned long i = 0;
    pthread_t id = pthread_self();

    for(i=0;i<5;i++){
    printf("\n going to wait %x\n",(unsigned int)id);
    sem_wait(&sema_obj);
    shared_val++;
    sleep(1);
    printf("\n %d The value of shared_val is %d in thread %x \n",(int)i, shared_val, (unsigned int)id);
    sem_post(&sema_obj);
    printf("\n gave up sem %x\n",(unsigned int)id);
    }

    for(i=0; i<(0xFFFFFFFF);i++);

    return NULL;
}

int main(void)
{
    int i = 0;
    int err;
    sem_init(&sema_obj, 0, 1);
    while(i < 2)
    {
    pthread_attr_t attr;
    struct sched_param param;

    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);
    param.sched_priority = 50;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
    //sched_setscheduler(current, SCHED_FIFO, &param);
        err = pthread_create(&(tid[i]), &attr, &doSomeThing, NULL);
    //err = pthread_create(&(tid[i]), NULL, &doSomeThing, NULL);
        if (err != 0)
            printf("\ncan't create thread :[%s]", strerror(err));
        else
            printf("\n Thread created successfully 0x%X \n",(unsigned int)tid[i]);

        i++;
    }
    enter code here
    sleep(60);
    return 0;
}

我用以下命令编译它：

gcc -o threads_op -pthread -lrt threads.c

在我运行代码之后，我看到：

 Thread created successfully 0xB75CBB40 

 going to wait b75cbb40

 Thread created successfully 0xB6DCAB40 

 going to wait b6dcab40

 0 The value of shared_val is 1 in thread b75cbb40 

 gave up sem b75cbb40

 going to wait b75cbb40

 1 The value of shared_val is 2 in thread b75cbb40 

 gave up sem b75cbb40

 going to wait b75cbb40

 2 The value of shared_val is 3 in thread b75cbb40 

 gave up sem b75cbb40

 going to wait b75cbb40

 3 The value of shared_val is 4 in thread b75cbb40 

 gave up sem b75cbb40

 going to wait b75cbb40

 4 The value of shared_val is 5 in thread b75cbb40 

 gave up sem b75cbb40

 0 The value of shared_val is 6 in thread b6dcab40 

 gave up sem b6dcab40

 going to wait b6dcab40

 1 The value of shared_val is 7 in thread b6dcab40 

 gave up sem b6dcab40

 going to wait b6dcab40

 2 The value of shared_val is 8 in thread b6dcab40 

 gave up sem b6dcab40

 going to wait b6dcab40

 3 The value of shared_val is 9 in thread b6dcab40 

 gave up sem b6dcab40

 going to wait b6dcab40

 4 The value of shared_val is 10 in thread b6dcab40 

 gave up sem b6dcab40

对于此过程，实时优先级是'-‘，S 1000 4551 4338 - 00:00:00 threads_op

有以下问题，

1)为什么线程不是实时的，而是采用我设置的优先级？

2)为什么信号量没有被两个线程交替锁定并更新share变量？这两个线程具有相同的优先级。

如果你知道一步一步的实践教程来理解linux内核的主题，请分享。

Answer 1

几件事。

首先，我讨厌对某些事情吹毛求疵，但您并不是在做linux内核开发。您正在编写一个在linux上运行的多线程应用程序。因此，linux-kernel标记是不合适的。内核开发是关于编写内置于内核中的代码，例如调度器、设备驱动程序、文件系统驱动程序等。

你已经在你的临界区(例如sem_wait和sem_post之间)休眠了。你正在经历“线程饥饿”。在这里看我的答案：Thread Synchronization C++

既然您使用的是pthread，那么使用pthread_mutex_lock/pthread_mutex_unlock可能会更好。

您还在使用printfs。它们会打乱计时，即使是调试。

您正在尝试执行SCHED_FIFO，但没有检查返回代码。只有root可以设置一些RT调度程序和/或更高的优先级。同样，对于调度优先级也是如此。

哇!SCHED_FIFO的优先级是50？如果你真的得到了它，任何高于11的线程都会以比一些内部内核线程更高的优先级来调度你。您可能会将系统锁定为固态。*

在您所处的阶段，在您使用RT调度器等“全力以赴”之前，请以标准优先级使用普通调度器。你会惊讶于它的性能有多好。在启动电压之前，首先调试线程同步代码/逻辑。

实际上，对于一个流畅、高响应性、低延迟的RT应用程序，我认为你需要更多地规划如何同步，线程之间的队列，锁定类型(例如，RCU，etc lock，锁定尝试超时等)。你需要多少线程？每个人都会做什么呢？你对每一个都有伪代码吗？线程环境的类型(例如，使用者/生产者、主/从/工作者)。你的线程会做“工作窃取”吗？等，等等。你会使用IPC消息传递，共享内存吗？有多少数据？线程之间的数据带宽是多少？

*我知道这一点的原因是，我是一个实时系统的开发人员，该系统有50个线程，8个内核，与多个设备驱动程序和FPGA的持续交互，以及大量的DMA，因此我们必须使用PCIe总线分析仪进行测量，以确保总线有足够的带宽。它现在是一种运输产品。

Answer 2

要实际回答这些问题：

1)你怎么知道线程不是实时的？实时进程不同于实时线程。如果您以sudo或root身份运行此程序，它将获得实时优先级。

2)不能保证信号量是公平的。如果您希望另一个线程有机会递增该值，则必须使用信号量将sleep()调用移到临界区之外。发布(释放)信号量并不一定会导致重新调度，因此释放线程完全有可能立即循环返回并再次等待(获取)信号量。