linux提高线程实时性办法
在实时系统中，线程的实时性是至关重要的。Linux作为一种开源系统，虽然无法像VxWorks、QNX等专用实时操作系统那样保证绝对的实时性，但是它提供了一些方法来提高线程的实时性。本文将介绍这些方法，并给出详细的步骤说明和具体案例。
一、使用FIFO调度策略
默认情况下，Linux使用CFS（完全公平调度器）作为调度策略。CFS可以很好地处理多个进程之间的竞争，但是对于实时任务来说可能会存在问题。因此，我们可以使用FIFO调度策略来提高线程的实时性。
步骤：
1.在创建线程时，使用pthread_attr_init()函数初始化属性对象；
2.使用pthread_attr_setschedpolicy()函数设置调度策略为SCHED_FIFO；
3.使用pthread_attr_setschedparam()函数设置优先级；
4.使用pthread_create()函数创建线程。
下面是一个具体案例：
c
#include
#include
#include
#include
#defineNUM_THREADS2
#defineTHREAD_1_PRIORITY10
#defineTHREAD_2_PRIORITY20
void*thread_function(void*arg);
intmain(){
intres;
pthread_tthreads[NUM_THREADS];
void*thread_result;
inti;
//初始化属性对象
pthread_attr_tattr;
res=pthread_attr_init(&attr);
if(res!=0){
perror("Attributeinitializationfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//设置调度策略为SCHED_FIFO
res=pthread_attr_setschedpolicy(&attr,SCHED_FIFO);
if(res!=0){
perror("Settingschedulingpolicyfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//设置优先级
structsched_paramparams;
params.sched_priority=THREAD_1_PRIORITY;
res=pthread_attr_setschedparam(&attr,¶ms);
if(res!=0){
perror("Settingschedulingpriorityfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//创建线程1
res=pthread_create(&threads[0],&attr,thread_function,(void*)1);
if(res!=0){
perror("Threadcreationfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//设置优先级
params.sched_priority=THREAD_2_PRIORITY;
res=pthread_attr_setschedparam(&attr,¶ms);
if(res!=0){
perror("Settingschedulingpriorityfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//创建线程2
res=pthread_create(&threads[1],&attr,thread_function,(void*)2);
if(res!=0){
perror("Threadcreationfailed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//等待线程结束
for(i=0;i res=pthread_join(threads[i],&thread_result); if(res==0){ printf("Thread%djoined\n",i); }else{ perror("Threadjoinfailed"); } } //销毁属性对象 pthread_attr_destroy(&attr); return0; } void*thread_function(void*arg){ intthread_num=(int)arg; structtimespect; clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC,&t); printf("Thread%dstartsat%ld.%09ld\n",thread_num,t.tv_sec,t.tv_nsec); inti,j; for(i=0;i<10000000;i++){ for(j=0;j<10000;j++); } clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC,&t); printf("Thread%dendsat%ld.%09ld\n",thread_num,t.tv_sec,t.tv_nsec); } 二、使用实时信号 Linux提供了一些实时信号，可以用来提高线程的实时性。这些信号可以被用来通知线程发生了某个事件，从而使线程可以立即对事件做出反应。常用的实时信号包括SIGRTMIN和SIGRTMAX。 步骤： 1.安装信号处理程序； 2.使用sigwaitinfo()函数等待信号； 3.在处理程序中进行操作。 下面是一个具体案例： c #include #include #include #include #include void*thread_function(void*arg); volatilesig_atomic_tevent_flag=0; voidsignal_handler(intsig){ event_flag=1; } intmain(){ intres; pthread_tthread; void*thread_result; //安装信号处理程序 structsigactionsa; sa.sa_handler=signal_handler; sigemptyset(&sa.sa_mask); sa.sa_flags=SA_RESTART; if(sigaction(SIGRTMIN,&sa,NULL)==-1){ perror("Signalhandlerinstallationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //创建线程 res=pthread_create(&thread,NULL,thread_function,NULL); if(res!=0){ perror("Threadcreationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //等待线程结束 res=pthread_join(thread,&thread_result); if(res==0){ printf("Threadjoined\n"); }else{ perror("Threadjoinfailed"); } return0; } void*thread_function(void*arg){ inti,j; while(1){ //等待信号 siginfo_tsi; sigwaitinfo(&(sigset_t){SIGRTMIN},&si); //处理事件 printf("Eventreceived\n"); for(i=0;i<10000000;i++){ for(j=0;j<10000;j++); } event_flag=0; } } 三、使用高分辨率定时器 Linux提供了高分辨率定时器（High-ResolutionTimer，HRT）来提高线程的实时性。HRT可以以微秒或纳秒级别提供定时器服务，可以用于实现实时任务的周期性执行。 步骤： 1.创建定时器； 2.设置定时器参数； 3.启动定时器； 4.在处理程序中进行操作。 下面是一个具体案例： c #include #include #include #include #include #include #defineINTERVAL_MS10 void*thread_function(void*arg); volatilesig_atomic_tevent_flag=0; voidsignal_handler(intsig){ event_flag=1; } intmain(){ intres; pthread_tthread; void*thread_result; //安装信号处理程序 structsigactionsa; sa.sa_handler=signal_handler; sigemptyset(&sa.sa_mask); sa.sa_flags=SA_RESTART; if(sigaction(SIGRTMIN,&sa,NULL)==-1){ perror("Signalhandlerinstallationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //创建线程 res=pthread_create(&thread,NULL,thread_function,NULL); if(res!=0){ perror("Threadcreationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //等待线程结束 res=pthread_join(thread,&thread_result); if(res==0){ printf("Threadjoined\n"); }else{ perror("Threadjoinfailed"); } return0; } void*thread_function(void*arg){ inti,j; //创建定时器 timer_ttimerid; structsigeventsev; sev.sigev_notify=SIGEV_SIGNAL; sev.sigev_signo=SIGRTMIN; sev.sigev_value.sival_ptr=&timerid; if(timer_create(CLOCK_MONOTONIC,&sev,&timerid)==-1){ perror("Timercreationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //设置定时器参数 structitimerspecits; its.it_interval.tv_sec=INTERVAL_MS/1000; its.it_interval.tv_nsec=(INTERVAL_MS%1000)*1000000; its.it_value.tv_sec=INTERVAL_MS/1000; its.it_value.tv_nsec=(INTERVAL_MS%1000)*1000000; if(timer_settime(timerid,0,&its,NULL)==-1){ perror("Timersettingfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } while(1){ //等待信号 siginfo_tsi; sigwaitinfo(&(sigset_t){SIGRTMIN},&si); //处理事件 printf("Eventreceived\n"); for(i=0;i<10000000;i++){ for(j=0;j<10000;j++); } event_flag=0; } } 四、使用实时优先级调度器 Linux提供了一个实时优先级调度器（Real-TimePriorityScheduler，RTPS），可以用来提高线程的实时性。使用RTPS可以确保高优先级任务能够在低优先级任务之前执行。 步骤： 1.在内核中启用RTPS； 2.使用sched_setscheduler()函数设置调度策略为SCHED_RR； 3.使用sched_setparam()函数设置优先级。 下面是一个具体案例： c #include #include #include #include #include #defineTHREAD_PRIORITY99 void*thread_function(void*arg); intmain(){ intres; pthread_tthread; void*thread_result; //在内核中启用RTPS system("echo1>/proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us"); //创建线程 res=pthread_create(&thread,NULL,thread_function,NULL); if(res!=0){ perror("Threadcreationfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } //等待线程结束 res=pthread_join(thread,&thread_result); if(res==0){ printf("Threadjoined\n"); }else{ perror("Threadjoinfailed"); } return0; } void*thread_function(void*arg){ inti,j; //设置调度策略为SCHED_RR structsched_paramparams; params.sched_priority=THREAD_PRIORITY; if(sched_setscheduler(0,SCHED_RR,¶ms)==-1){ perror("Settingschedulingpolicyfailed"); exit(EXIT_FAILURE); } while(1){ for(i=0;i<10000000;i++){ for(j=0;j<10000;j++); } } } 通过以上四种方法，可以显著提高线程的实时性，从而使程序能够以更快更稳定的速度运行。 whatsapp最新版：https://cjge-manuscriptcentral.com/software/7094.html
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