【linux 多线程并发】多线程的控制,挂起线程暂停运行,直到唤醒线程,取消线程运行,可以设置合适的取消点属性避免不安全点被中止

线程运行控制

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。

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文章目录

  • 线程运行控制
  • 前言
  • 概述
  • 线程控制方法概览
  • 暂停线程
  • 唤醒线程
  • 线程取消
    • 线程取消 API
    • 线程取消流程
    • 线程取消的原理
  • 线程取消点
  • 取消点属性
    • 属性设置API
    • 参数说明
  • 总结
  • 结尾

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

在多线程并发运行过程中,总是会存在一些线程的调度管理,让一些线程暂停,唤醒线程,取消运行等,本文就来分享线程的控制方面的API,以及使用方法。

线程控制方法概览

方法API描述
暂停线程pthread_suspend_np pthread_suspend_all_np暂停一个指定的线程或所有线程
唤醒线程pthread_resume_np pthread_resume_all_np唤醒一个指定线程或所有线程
取消线程pthread_cancel让指定线程结束运行
创建线程取消点pthread_testcancel线程只有在取消点时才会被取消
线程取消属性设置pthread_setcancelstate pthread_setcanceltype取消属性的设置

暂停线程

#include <pthread_np.h>int pthread_suspend_np(pthread_t tid); 
void pthread_suspend_all_np(void); 

让指定线程或者其它所有线程挂起,这里调用者是不会被挂起的,如果指定挂起自己,则返回错误。

挂起的线程,只有等待唤醒通知时,才能继续运行。

唤醒线程

#include <pthread_np.h> int pthread_resume_np(pthread_t tid); 
void pthread_resume_all_np(void); 

唤醒指定线程,或者其它所有挂起的线程,当指定的线程没有挂起时,不产生任何动作。

当调用pthread_resume_all_np后,会扫描所有活动的线程,对于挂起的线程进行唤醒。

线程取消

线程取消,会让被取消的线程结束运行,线程退出。

线程取消 API

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数指定线程的标识符,取消指定线程,这里也包括自已;

API被调用以后,会给被取消的线程发送取消请求,取消请求是否被执行,取决于该线程是否有取消点,同时取消点属性设置为可以响应取消请求。

线程取消流程

线程处理取消请求的流程流程如下:

  • 接收处理清求
  • 弹出清理回调函数,并执行
  • 是否有线程本地数据的销毁函数,如果有时,则执行
  • 线程退出

此时,如果线程是可连接的,则pthread_join需要被调用来回收资源。

线程取消的原理

线程取消的内部是通过信号实现,发送请求,实现是发送了一个信号;这就很好理解取消点,它只是一个信号中断处理点。

线程取消点

#include <pthread.h>
void pthread_testcancel(void);

调用此API可以在程序的调用位置创建取消点,就是可以响应线程的取消;有些代码段,我们不希望被中断,必须执行或者不执行,那么就可以在此代码段的前后设置取消点。

一般线程中的取消点有以下几种:

  • 调用pthread_testcancel创建的取消点;
  • 让线程产生等待条件API,它们内部会有取消点,如信号量等待;
  • 等待其它线程结束的调用,如pthread_join调用;
  • 信号等待sigwait
  • 其它一些会阻塞线程的标准库API,它们内部会有取消点,如sleep, read/write/send/recv等,在阻塞等待时,此线程仍然可以被取消运行。

取消点属性

属性设置API

#include <pthread.h>
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

参数说明

  • state 取值,
  • PTHREAD_CANCEL_ENABLE , 使能取消点,也就是在此调用之后,如果设置了取消点,它们就可以响应取消请求;线程默认情况下,取消点是使能的;
  • PTHREAD_CANCEL_DISABLE, 禁用取消点,也就是在此调用之后,如果设置了取消点,它们不再响应取消请求; 当收到取消请求时,它们会被阻塞,直到使用取消点后。
  • type 取值
  • PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, 取消请求会被延迟处理;当收到取消请求时,不会立即处理,而是在下一个取消点时处理;
  • PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, 立即处理取消请求,当然操作系统不能保证实时性;

这两个API都是设置当前线程的取消点属性。为什么会有这两个函数呢? 因为在我们程序中不仅用到了线程库函数,还有标准C库函数,还有其它,而线程库的取消点我们可以自己设定,而其它库函数的取消点只能通过这两个函数来控制,是否需要启用。

总结

本文分享了关于线程运行、挂起、唤醒、取消运行等控制操作以及相关API,体现出并发操作的复杂性,对于挂起或取消运行要特别注意它们的时机,避免产生意想不到的结果。

本文所涉及的代码已经上传到工程hatchCode, 在multipleThreads/example_06目录下;

结尾

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作者邮箱:study@senllang.onaliyun.com
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