Системное программирование в среде Windows

Харт Джонсон М.

• IDLE_PRIORITY_CLASS, базовый приоритет 4.

• NORMAL_PRIORITY_CLASS, базовый приоритет 9 или 7.

• HIGH_PRIORITY_CLASS, базовый приоритет 13.

• REALTIME_PRIORITY_CLASS, базовый приоритет 24.

Оба предельных класса используются редко, и в большинстве случаев можно обойтись нормальным (normal) классом. Windows NT (все версии) не является ОС реального времени (real-time), чего нельзя сказать, например, о Windows СЕ, и в случаях, аналогичных последнему, классом REALTIME_PRIORITY_CLASS следует пользоваться с осторожностью, чтобы не допустить вытеснения других процессов. Нормальный базовый приоритет равен 9, если фокус ввода

с клавиатуры находится в окне; в противном случае этот приоритет равен 7.

Один процесс может изменить или установить свой собственный приоритет или приоритет другого процесса, если это разрешено атрибутами защиты. 

BOOL SetPriorityClass(HANDLE hProcess, DWORD dwPriority)

DWORD GetPriorityClass(HANDLE hProcess)

Приоритеты потоков устанавливаются относительно базового приоритета процесса, и во время создания потока его приоритет устанавливается равным приоритету процесса. Приоритеты потоков могут принимать значения в интервале ±2 относительно базового приоритета процесса. Результирующим пяти значениям приоритета присвоены следующие символические имена:

• THREAD_PRIORITY_LOWEST

• THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL

• THREAD_PRIORITY_NORMAL

• THREAD_PRIORITY_HIGHEST 

Для установки и выборки относительного приоритета потока следует использовать эти значения. Обратите внимание на использование целых чисел со знаком вместо чисел типа DWORD. 

BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority)

int GetThreadPriority(HANDLE hThread)

 

Существуют два дополнительных значения приоритета потоков. Они являются абсолютными, а не относительными, и используются только в специальных случаях.

• THREAD_PRIORITY_IDLE имеет значение 1 (или 16 — для процессов, выполняющихся в режиме реального времени).

• THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL имеет значение 15 (или 31 — для процессов, выполняющихся в режиме реального времени).

Приоритеты потоков автоматически изменяются при изменении приоритета процесса. Помимо этого, ОС может регулировать приоритеты потоков динамическим путем на основании поведения потоков. Вы можете активизировать или отключить это средство с помощью функции SetThreadPriorityBoost.

Предостережение относительно использования приоритетов потоков и процессов

Высокими приоритетами потоков и высокими классами приоритета процессов необходимо пользоваться с осторожностью. Следует решительно избегать использования приоритетов реального времени для обычных пользовательских процессов; эти приоритеты должны использоваться лишь в тех случаях, когда приложения действительно являются приложениями реального времени. Нарушение этого правила чревато тем, что пользовательские потоки будут тормозить выполнение потоков операционной системы.

Кроме того, приводимые в последующих главах высказывания относительно корректности многопоточных программ справедливы лишь при условии соблюдения принципа равноправия (fairness) потоков. Равноправие потоков означает, что все они, в конечном счете, будут выполняться. Если не соблюдать этот принцип, то потоки с более низким приоритетом смогут удерживать ресурсы, необходимые потокам, имеющим более высокий приоритет. При описании недостатков планирования, осуществляемого с

нарушением принципа равноправия, используют термины зависание потоков (thread starvation) и инверсия приоритетов (priority inversion). 

Состояния потоков

На рис. 7.4, взятом из [9] (см. также [38], версию, обновленную Соломоном (Solomon) и Руссиновичем (Russinovych)), представлена схема планирования потоков и показаны их возможные состояния. Кроме того, этот рисунок иллюстрирует результаты работы программы. Такие диаграммы состояния являются общими для всех многозадачных ОС и помогают выяснить, каким образом планируется выполнение потоков и как они переходят из одного состояния в другое. 

 Рис. 7.4. Состояния потоков и переходы между состояниями (Источник: Inside Windows NT, Copyright © 1993, by Helen Custer. Copyright Microsoft Press. Воспроизводится с разрешения Microsoft Press. Все права сохранены.)

Ниже приводится краткая сводка основных положений. Для получения более подробной информации по этому вопросу обратитесь в [38] или к руководству по ОС.

• Поток находится в состоянии выполнения (running state), если она фактически выполняется процессором. В SMP-системах в состоянии выполнения могут находиться одновременно несколько потоков.

• Планировщик переводит поток в состояние ожидания (wait state), если он выполняет функцию ожидания несигнализирующих объектов, например, потоков или процессов, или перехода в сигнальное состояние объектов синхронизации, о чем говорится в главе 8. Операции ввода/вывода также будут ожидать завершения передачи дисковых или иных данных, но ожидание может быть вызвано и другими многочисленными функциями. О потоках, находящихся в состоянии ожидания, нередко говорят как о блокированных (blocked) или спящих (sleeping).

• Поток находится в состоянии готовности (ready state), если она может выполняться. Планировщик в любой момент может перевести такой поток в состояние выполнения. Когда процессор станет доступным, планировщик запустит тот из потоков, находящихся в состоянии готовности, который обладает наивысшим приоритетом, а при наличии нескольких потоков с одинаковым высшим приоритетом запущен будет та, который пребывал в состоянии готовности дольше всех. При этом поток проходит через состояние простоя (standby state), или резервное состояние.

• Обычно, в соответствии с приведенным описанием, планировщик помещает поток, находящийся в состоянии готовности, на любой доступный процессор. Программист может указать маску родства процессоров (processor affinity mask) для потока (см. главу 9), предоставляя потоку процессоры, на которых он может выполняться. Используя этот способ, программист может распределять процессоры между потоками. Соответствующими функциями являются SetProcessorAffinityMask и GetProcessorAffinityMask. Функция SetThreadIdealProcessor позволяет указать предпочтительный процессор, подлежащий использованию планировщиком при первой же возможности.