Gleichzeitige C++-Programmierung: Wie vermeidet man Thread-Aushungerung und Prioritätsumkehr?

Um Thread-Hunger zu vermeiden, können Sie faire Sperren verwenden, um eine faire Zuweisung von Ressourcen sicherzustellen, oder Thread-Prioritäten festlegen. Um die Prioritätsumkehr zu lösen, können Sie die Prioritätsvererbung verwenden, um die Priorität des Threads, der die Ressource enthält, vorübergehend zu erhöhen, oder die Sperrenerhöhung verwenden, um die Priorität des Threads zu erhöhen, der die Ressource benötigt.

C++-Parallelprogrammierung: Thread-Ausfall und Prioritätsumkehr vermeiden

Bei der gleichzeitigen Programmierung sind Thread-Ausfall und Prioritätsumkehr häufige Herausforderungen, die zu Deadlocks und Unsicherheit führen können. In diesem Artikel werden diese Probleme untersucht und Lösungen bereitgestellt, die anhand praktischer Beispiele veranschaulicht werden.

Thread-Aushungerung

Thread-Aushungerung tritt auf, wenn ein Thread über einen längeren Zeitraum nicht auf die erforderlichen Ressourcen (z. B. Sperren, Speicher) zugreifen kann. Dies kann dadurch verursacht werden, dass andere Threads zuerst auf die Ressource zugreifen.

Lösungsstrategie:

• Fair Lock verwenden: Fair Lock stellt sicher, dass alle Threads Ressourcen fair erhalten und verhindert, dass ein einzelner Thread Ressourcen für längere Zeit hält.
• Thread-Priorität festlegen: Weisen Sie Threads mit hoher Priorität mehr Ausführungsmöglichkeiten zu, um sicherzustellen, dass sie nicht durch Threads mit niedriger Priorität blockiert werden.

Prioritätsumkehr

Prioritätsumkehr tritt auf, wenn ein Thread mit niedrigerer Priorität Ressourcen enthält, die von einem Thread mit höherer Priorität benötigt werden. Dies kann dazu führen, dass Threads mit hoher Priorität nicht ausgeführt werden können, was den Abschluss der Aufgabe verzögert.

Lösungsstrategie:

• Prioritätsvererbung verwenden: Wenn ein Thread eine Ressource enthält, wird seine Priorität vorübergehend erhöht, um zu verhindern, dass Threads mit niedriger Priorität die Ressource ergreifen.
• Sperrenförderung verwenden: Wenn ein Thread auf eine Ressource zugreifen muss, die von einem Thread mit hoher Priorität gehalten wird, erhöht er vorübergehend seine Priorität, um die Ressource schnell zu erhalten.

Praktischer Fall

Stellen Sie sich das folgende Szenario vor:

// Thread 1 (low priority)
void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

// Thread 2 (high priority)
void thread2() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section
  m.unlock();
}

Angenommen, Thread2 läuft mit einer höheren Priorität als Thread1. Wenn Thread1 zuerst die Sperre erhält und in den kritischen Abschnitt gelangt, wird Thread2 möglicherweise blockiert. Wenn Thread1 die Sperre aufhebt, kann Thread2 die Sperre möglicherweise immer noch nicht erhalten, da Thread1 eine niedrigere Priorität hat und die Sperre erneut ergreifen wird. Dies führt dazu, dass Thread2 verhungert.

Um dieses Problem zu lösen, kann die Prioritätsvererbung verwendet werden:

void set_thread_priority(Thread thread, int priority);

void thread1() {
  std::mutex m;
  m.lock();
  // Critical section

  // Boost thread priority while holding lock
  set_thread_priority(std::this_thread::get_id(), 2);
  m.unlock();
}

Fazit

Durch das Verständnis von Thread-Starvation und Prioritätsumkehr und die Anwendung geeigneter Auflösungsstrategien kann die Leistung und Zuverlässigkeit von gleichzeitigem Code erheblich verbessert werden.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonGleichzeitige C++-Programmierung: Wie vermeidet man Thread-Aushungerung und Prioritätsumkehr?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!