失敗是成功之母，這篇文章就是一次真實(shí)的失敗調(diào)試記錄。

通過(guò)這篇文章，您能深刻體驗(yàn)到 Linux 系統(tǒng)中下面幾個(gè)概念：

實(shí)時(shí)進(jìn)程和普通進(jìn)程的調(diào)度策略；

Linux 中混亂的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)是如何計(jì)算的；

CPU親和性的測(cè)試；

多處理器（SMP）遇到實(shí)時(shí)進(jìn)程和普通進(jìn)程的程序設(shè)計(jì)；

道哥的腦袋被門夾了一下的短路經(jīng)歷；

背景知識(shí)：Linux 調(diào)度策略

關(guān)于進(jìn)程的調(diào)度策略，不同的操作系統(tǒng)有不同的整體目標(biāo)，因此調(diào)度算法也就各不相同。

這需要根據(jù)進(jìn)程的類型（計(jì)算密集型？IO密集型？）、優(yōu)先級(jí)等因素來(lái)進(jìn)行選擇。

對(duì)于 Linux  x86 平臺(tái)來(lái)說(shuō)，一般采用的是 CFS：完全公平調(diào)度算法。

之所以叫做完全公平，是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)以每個(gè)線程占用 CPU 的比率來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的計(jì)算，操作系統(tǒng)希望每一個(gè)進(jìn)程都能夠平均的使用 CPU 這個(gè)資源，雨露均沾。

我們?cè)趧?chuàng)建一個(gè)線程的時(shí)候，默認(rèn)就是這個(gè)調(diào)度算法 SCHED＿OTHER，默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)為 0。

PS： 在 Linux 操作系統(tǒng)中，線程的內(nèi)核對(duì)象與進(jìn)程的內(nèi)核對(duì)象（其實(shí)就是一些結(jié)構(gòu)體變量）是很類似的，所以線程可以說(shuō)是輕量級(jí)的進(jìn)程。

在本文中，可以把線程約等于進(jìn)程，有的地方也可能稱為任務(wù)，在不同的語(yǔ)境下有一些不同的慣用說(shuō)法。

可以這么理解：如果系統(tǒng)中一共有 N 個(gè)進(jìn)程，那么每個(gè)進(jìn)程會(huì)得到 1／N 的執(zhí)行機(jī)會(huì)。每個(gè)進(jìn)程執(zhí)行一段時(shí)間之后，就被調(diào)出，換下一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。

如果這個(gè) N 的數(shù)量太大了，導(dǎo)致每個(gè)進(jìn)程剛開始執(zhí)行時(shí)，分給它的時(shí)間就到了。如果這個(gè)時(shí)候就進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，那么系統(tǒng)的資源就耗費(fèi)在進(jìn)程上下文切換上去了。

因此，操作系統(tǒng)引入了最小粒度，也就是每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)最小的執(zhí)行時(shí)間保證，稱作時(shí)間片。

除了 SCHED＿OTHER 調(diào)度算法，Linux 系統(tǒng)還支持兩種實(shí)時(shí)調(diào)度策略：

1． SCHED＿FIFO：根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，一旦搶占到 CPU 則一直運(yùn)行，直達(dá)自己主動(dòng)放棄或被被更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程搶占；

2． SCHED＿RR：在 SCHED＿FIFO 的基礎(chǔ)上，加上了時(shí)間片的概念。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程搶占到 CPU 之后，運(yùn)行到一定的時(shí)間后，調(diào)度器會(huì)把這個(gè)進(jìn)程放在 CPU 中，當(dāng)前優(yōu)先級(jí)進(jìn)程隊(duì)列的末尾，然后選擇另一個(gè)相同優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程來(lái)執(zhí)行；

本文想測(cè)試的就是 SCHED＿FIFO 與普通的 SCHED＿OTHER 這兩種調(diào)度策略混合的情況。

背景知識(shí)：Linux 線程優(yōu)先級(jí)

在 Linux 系統(tǒng)中，優(yōu)先級(jí)的管理顯得比較混亂，先看下面這張圖：

這張圖表示的是內(nèi)核中的優(yōu)先級(jí)，分為兩段。

前面的數(shù)值 0－99 是實(shí)時(shí)任務(wù)，后面的數(shù)值 100－139 是普通任務(wù)。

數(shù)值越低，代表這個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。

數(shù)值越低，代表這個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。

數(shù)值越低，代表這個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。

再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，以上是從內(nèi)核角度來(lái)看的優(yōu)先級(jí)。

好了，重點(diǎn)來(lái)了：

我們?cè)趹?yīng)用層創(chuàng)建線程的時(shí)候，設(shè)置了一個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)值，這是從應(yīng)用層角度來(lái)看的優(yōu)先級(jí)數(shù)值。

但是內(nèi)核并不會(huì)直接使用應(yīng)用層設(shè)置的這個(gè)數(shù)值，而是經(jīng)過(guò)了一定的運(yùn)算，才得到內(nèi)核中所使用的優(yōu)先級(jí)數(shù)值（0 ～ 139）。

1． 對(duì)于實(shí)時(shí)任務(wù)

我們?cè)趧?chuàng)建線程的時(shí)候，可以通過(guò)下面這樣的方式設(shè)置優(yōu)先級(jí)數(shù)值（0 ～ 99）：

struct sched＿param param；
param．＿＿sched＿priority ＝ xxx；

當(dāng)創(chuàng)建線程函數(shù)進(jìn)入內(nèi)核層面的時(shí)候，內(nèi)核通過(guò)下面這個(gè)公式來(lái)計(jì)算真正的優(yōu)先級(jí)數(shù)值：

kernel priority ＝ 100 － 1 － param．＿＿sched＿priority

如果應(yīng)用層傳入數(shù)值 0，那么在內(nèi)核中優(yōu)先級(jí)數(shù)值就是 99（100 － 1 － 0 ＝ 99），在所有實(shí)時(shí)任務(wù)中，它的優(yōu)先級(jí)是最低的。

如果應(yīng)用層傳輸數(shù)值 99，那么在內(nèi)核中優(yōu)先級(jí)數(shù)值就是 0（100 － 1 － 99 ＝ 0），在所有實(shí)時(shí)任務(wù)中，它的優(yōu)先級(jí)是最高的。

因此，從應(yīng)用層的角度看，傳輸人優(yōu)先級(jí)數(shù)值越大，線程的優(yōu)先級(jí)就越高；數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)就越低。

與內(nèi)核角度是完全相反的！

2． 對(duì)于普通任務(wù)

調(diào)整普通任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，是通過(guò) nice 值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，內(nèi)核中也有一個(gè)公式來(lái)把應(yīng)用層傳入的 nice 值，轉(zhuǎn)成內(nèi)核角度的優(yōu)先級(jí)數(shù)值：

kernel prifoity ＝ 100 ＋ 20 ＋ nice

nice 的合法數(shù)值是：－20 ～ 19。

如果應(yīng)用層設(shè)置線程 nice 數(shù)值為 －20，那么在內(nèi)核中優(yōu)先級(jí)數(shù)值就是 100（100 ＋ 20 ＋ （－20） ＝ 100），在所有的普通任務(wù)中，它的優(yōu)先級(jí)是最高的。

如果應(yīng)用層設(shè)置線程 nice 數(shù)值為 19，那么在內(nèi)核中優(yōu)先級(jí)數(shù)值就是 139（100 ＋20 ＋19 ＝ 139），在所有的普通任務(wù)中，它的優(yōu)先級(jí)是最低的。

因此，從應(yīng)用層的角度看，傳輸人優(yōu)先級(jí)數(shù)值越小，線程的優(yōu)先級(jí)就越高；數(shù)值越大，優(yōu)先級(jí)就越低。

與內(nèi)核角度是完全相同的！

背景知識(shí)交代清楚了，終于可以進(jìn)行代碼測(cè)試了！

測(cè)試代碼說(shuō)明

注意點(diǎn)：

＃define ＿GNU＿SOURCE 必須在 ＃include ＜sched．h＞ 之前定義；

＃include ＜sched．h＞ 必須在 ＃include ＜pthread．h＞ 之前包含進(jìn)來(lái)；

這個(gè)順序能夠保證在后面設(shè)置繼承的 CPU 親和性時(shí)，CPU＿SET， CEPU＿ZERO這兩個(gè)函數(shù)能被順利定位到。

／／ filename： test．c
＃define ＿GNU＿SOURCE
＃include ＜unistd．h＞  
＃include ＜stdio．h＞
＃include ＜stdlib．h＞
＃include ＜sched．h＞
＃include ＜pthread．h＞
／／ 用來(lái)打印當(dāng)前的線程信息：調(diào)度策略是什么？?jī)?yōu)先級(jí)是多少？
void get＿thread＿info（const int thread＿index）
｛
   int policy；
   struct sched＿param param；
   printf（＂＝＝＝＝＞ thread＿index ＝ ％d ＂， thread＿index）；
   pthread＿getschedparam（pthread＿self（）， ＆policy， ＆param）；
   if （SCHED＿OTHER ＝＝ policy）
       printf（＂thread＿index ％d： SCHED＿OTHER ＂， thread＿index）；
   else if （SCHED＿FIFO ＝＝ policy）
       printf（＂thread＿index ％d： SCHED＿FIFO ＂， thread＿index）；
   else if （SCHED＿RR ＝＝ policy）
       printf（＂thread＿index ％d： SCHED＿RR ＂， thread＿index）；
   printf（＂thread＿index ％d： priority ＝ ％d ＂， thread＿index， param．sched＿priority）；
｝
／／ 線程函數(shù)，
void ＊thread＿routine（void ＊args）
｛
   ／／ 參數(shù)是：線程索引號(hào)。四個(gè)線程，索引號(hào)從 1 到 4，打印信息中使用。
   int thread＿index ＝ ＊（int ＊）args；
   ／／ 為了確保所有的線程都創(chuàng)建完畢，讓線程睡眠1秒。
   sleep（1）；
   ／／ 打印一下線程相關(guān)信息：調(diào)度策略、優(yōu)先級(jí)。