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Windows核心编程笔记（5）----线程调度，优先级

2024-11-20 02:19:39   202人阅读

1、操作系统线程调度过程

每个线程都有一个上下文CONTEXT结构体，保存在线程的内核对象中，这个上下文中保存了线程上一次执行时CPU寄存器
的状态。每隔固定时间，Windows会查看所有当前存在的线程内核对象，其中只有一些是可调度的。Windows在可调度的
线程中选择一个，并将上次保存到线程上下文中的数据载入CPU寄存器中。（上下文切换）
CPU时间片到后，Windows移出这个线程，把CPU寄存器信息保存到线程上下文中，切换到另一个线程，如此循环。

2、线程的挂起和恢复

调用CreateProcess或者CreateThread时，系统将创建线程内核对象，并将挂起计数初始化为1，这样系统就不会给这个线
程调度CPU了。在线程初始化完成后，函数将查看是否有CREATE_SUSPENDED标志传入。如果有，函数返回并让新的线程处于
挂起状态；没有，函数会将线程的挂起计数递减为0，挂起计数为0时，线程就成为可调度的了。
使用ResumeThread函数恢复线程至可调度状态，该函数返回线程的前一个挂起计数，失败返回0xffffffff。
SuspendThread挂起线程，一个线程最多可以挂起127次。SuspendThread是异步的，只有在确切知道线程正在做什么，而且
采用完备措施避免出现因挂起线程而引起的问题或者死锁时，调用SuspendThread才是安全的。

3、睡眠

Sleep函数告诉系统线程在多少时间内不需要调度，线程自动放弃CPU时间片剩余时间。由于Windows并不是实时操作系统
睡眠时间不一定准。
Sleep(0)则是告诉系统，当前线程主动放弃CPU时间片剩余时间，强制系统调用其他线程。如果没有相同或者优先级更高的
可调度线程，系统会重新调度这个线程。

4、切换到另一个线程

SwitchToThread切换线程，系统查看是否有正急需CPU的线程。如果没有，函数立即返回；如果存在，SwitchToThread将
调度该线程，继续运行的线程可以执行一个CPU时间片，然后系统调度恢复原线程。
SwitchToThread与Sleep(0)
SwitchToThread允许执行低优先级的线程，Sleep(0)则是即使有优先级低的饥饿线程也不会被调度。

5、线程上下文结构CONTEXT

系统使用CONTEXT记录线程的状态，这样在线程下次执行时，就可以从上下文停止处继续执行。
在Windows定义的所有结构体中，CONTEXT是唯一一个特定于CPU的。
可以使用GetThreadContext获取线程内核的上下文，使用前需要先挂起线程，否则获取的CONTEXT信息就与当前运行线程的
上下文不一致了。一个线程有两个上下文模式：用户模式和内核模式，GetThreadContext获取的是用户模式的上下文信息。

6、

较高优先级的线程总会抢占较低优先级的线程，无论低优先级线程是否正在运行。系统启动时，将创建一个页面清零线程(

zero page thread），这个线程的优先级为0。页面清零线程负责在没有其他线程需要执行时，将系统内存中的所有闲置页
面清零。

7、调度I\O请求优先级

如果一个低优先级的线程获得CPU时间，可以很轻易在短时间内将成百上千个I\O请求入列，I\O请求一般需要时间处理，因
此低优先级线程可能会挂起高优先级线程，使它们无法完成任务，从而显著影响系统的响应性。
可以通过SetThreadPriority传入THREAD_MODE_BACKGROUND_BEGIN属性，告诉Windows线程应该发送低优先级的I\O请求，这
也将降低线程的CPU调度优先级。通过设置THREAD_MODE_BACKGROUND_END属性，可以恢复线程的优先级。
系统不允许线程改变另一个线程的I\O请求优先级。
同样的，可以通过SetPriorityClass传入PROCESS_MODE_BACKGROUND_BEGIN属性，设置进程内所有线程进行低优先级的I\O
请求和CPU调度。PROCESS_MODE_BACKGROUND_END属性来恢复。

系统不允许进程改变另一个进程的I\O请求优先级。

测试代码

挂起一个进程里的所有线程，使用需注意（可能在遍历后有新的线程创建、销毁）
void SuspendProcess(DWORD dwPid, BOOL bSuspend)
{
	HANDLE hSnapshort = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPTHREAD, dwPid);
	if ( INVALID_HANDLE_VALUE != hSnapshort )
	{
		THREADENTRY32 te = { sizeof(THREADENTRY32) };
		BOOL bRet = Thread32First(hSnapshort, &te);
		while( bRet )
		{
			if ( te.th32OwnerProcessID == dwPid )
			{
				HANDLE hThread = OpenThread(THREAD_SUSPEND_RESUME, FALSE, te.th32ThreadID);
				if ( NULL == hThread )
					continue;
				if ( bSuspend )
					SuspendThread(hThread);
				else
					ResumeThread(hThread);
				CloseHandle(hThread);
			}
			bRet = Thread32Next(hSnapshort, &te);
		}
		CloseHandle(hSnapshort);
	}
}
设置线程优先级，获取线程上下文信息

	HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, TestThread, 0, CREATE_SUSPENDED, NULL);
	SetThreadPriority(hThread, THREAD_PRIORITY_IDLE|THREAD_MODE_BACKGROUND_BEGIN);
	ResumeThread(hThread);
	CloseHandle(hThread);
	SuspendThread(hThread);
	SuspendThread(hThread);
	DWORD dwCount = ResumeThread(hThread);
	WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);
	CloseHandle(hThread);
	SuspendProcess(316, TRUE);
	SuspendProcess(316, FALSE);
	CONTEXT context;
	memset(&context, 0, sizeof(CONTEXT));
	context.ContextFlags = CONTEXT_INTEGER;//CONTEXT_CONTROL;
	SuspendThread(GetCurrentThread());
	GetThreadContext(GetCurrentThread(), &context);



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