Linux 线程调度管理函数

Linux 线程优先级+线程调度策略

1.1. 线程的创建

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,				// 新建的线程ID指向的内存单元const pthread_attr_t *restrict attr,	// 线程属性，默认为NULLvoid *(*start_rtn)(void *),				// 新创建的线程运行的函数void *restrict arg						// 线程运行函数参数，默认为NULL)

• 线程的属性
  typedef struct
  {
  int etachstate; // 线程的分离状态
  int schedpolicy; // 线程的调度策略
  struct sched_param schedparam; // 线程的调度参数
  int inheritsched; // 线程的继承性
  int scope; // 线程的作用域
  size_t guardsize; // 线程栈末尾的境界缓冲区大小
  int stackaddr_set; // 线程的栈设置
  void* stackaddr; // 线程栈的位置
  size_t stacksize; // 线程栈的大小
  } pthread_attr_t;

1.2. 线程调度策略的设置

// policy 参数一般由3种 SCHED_OTHER, SCHED_FIFO, SCHED_RR.
int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_*, int policy)
// 获取线程属性，将属性值赋给policy 
int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *, int * policy)

参数:

• attr: 线程属性指针
• policy:
  SCHED_FIFO: 先进先出调度
  SCHED_RR: 时间片轮转
  SCHED_OTHER: 分时调度

线程优先级的设置

//线程优先级设置和获取函数
int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *,const struct sched_param *);
int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *,struct sched_param *);

attr: 线程属性结构体指针(pthread_attr_init初始化)
param: 调度参数结构体

pthread_attr_t attr;
struct sched_param param;pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);  // 设置调度策略（FIFO/RR/OTHER）
param.sched_priority = 50;  // 设置优先级（1~99，取决于策略）
pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);pthread_t thread;
pthread_create(&thread, &attr, thread_func, NULL);pthread_attr_destroy(&attr);  // 销毁属性对象

1.3. 线程的继承性设置

int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t * attr,int *inheritsched);
int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t * attr,int inheritsched);

参数:

• attr: 线程属性结构体指针

• inheritsched:
  PTHREAD_INHEARIT_SCHED: 继承创建者的调度属性(默认)
  新线程继承创建者线程的调度策略和参数
  忽略设置属性，适用需要保持线程组调度一致性的场景，无需精细控制

  PTHREAD_EXPLICIT_SCHED: 使用attr中显式设置的调度属性
  使用属性中显式设置的调度策略和参数
  需要为不同线程设置不同调度策略，实时应用精细控制，复杂多线程调度需求

1.4. 线程的栈大小设置

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);

参数:

• attr: 线程属性结构体指针
• stacksize: 要设置/获取的栈大小(字节)

默认栈大小: Linux中，线程栈默认大小为8MB(x86_64架构), 可用ulimit -s查看
需设置的情况: 线程需要处理大量局部变量或深度递归调用，内存受限的嵌入式系统，需要创建大量线程时

1.5. 线程的分离状态

设置/获取线程的分离状态

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

参数：

• attr: 线程属性结构体指针

• detachstate:
  PTHREAD_CREATE_JOINABLE：可连接状态（默认）

  1. 系统在线程终止时自动回收其资源
  2. 不能使用pthread_join()等待或获取线程返回值
  3. 适用于，不需要知道线程何时结束或结果的场景，简单的后台任务，不需要与其他线程同步的任务。

  PTHREAD_CREATE_DETACHED：分离状态

  1. 线程终止后资源不会自动释放
  2. 必须调用pthread_join()来回收资源并获取返回值
  3. 适用于，需要获取线程执行结果的场景，需要知道线程确切结束时间的场景，需要线程间同步的场景。

1.6. 绑定CPU

//设置和获取当前线程绑定的CPU ID
int pthread_setaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize，const cpu_set_t *cpuset);
int pthread_getaffinity_np(pthread_t thread, size_t cpusetsize, cpu_set_t *cpuset);
//从函数名以及参数名都很明了，唯一需要点解释下的可能就是cpu_set_t这个结构体了。这个结构体的理解类似于select中的fd_set，可以理解为cpu集，也是通过约定好的宏来进行清除、设置以及判断：
//初始化，设为空
void CPU_ZERO (cpu_set_t *set); 
//将某个cpu加入cpu集中 
void CPU_SET (int cpu, cpu_set_t *set); 
//将某个cpu从cpu集中移出 
void CPU_CLR (int cpu, cpu_set_t *set); 
//判断某个cpu是否已在cpu集中设置了 
int CPU_ISSET (int cpu, const cpu_set_t *set);

二、函数总结

2.1 线程属性设置函数

创建线程前需要初始化属性对象，使用后销毁以释放对象

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);	// 初始化线程属性对象
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);	// 销毁线程属性对象

设置/获取线程调度策略

int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);
int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr, int *policy);

设置/获取线程优先级参数

int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);
int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);
struct sched_param {int sched_priority; // 优先级值（1-99 用于实时调度，0 用于分时调度）
};

设置/获取线程是否继承创建者的调度属性

int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr, int inheritsched);
int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr, int *inheritsched);
inheritsched 可选值：
PTHREAD_INHERIT_SCHED：继承创建者的调度属性
PTHREAD_EXPLICIT_SCHED：使用 attr 中显式设置的调度属性

2.2 线程创建与调度控制函数

创建线程

int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *),void *arg);

动态修改/获取线程的调度参数(运行时调整)

int pthread_setschedparam(pthread_t thread, int policy, const struct sched_param *param);
int pthread_getschedparam(pthread_t thread, int *policy, struct sched_param *param);
struct sched_param param;
param.sched_priority = 70;
pthread_setschedparam(pthread_self(), SCHED_FIFO, &param);

系统级调度参数查询函数

int sched_get_priority_max(int policy);
int sched_get_priority_min(int policy);
SCHED_FIFO/SCHED_RR：1（最小）- 99（最大）
SCHED_OTHER：0（唯一有效值）

获取/设置当前进程的调度策略和参数(进程级)

int sched_getscheduler(pid_t pid);
int sched_setscheduler(pid_t pid, int policy, const struct sched_param *param);

2.3 系统级调度参数查询函数

获取指定调度策略的最大/最小优先级值

int sched_get_priority_max(int policy);
int sched_get_priority_min(int policy);

获取/设置当前进程的调度策略和参数(进程级)

int sched_getscheduler(pid_t pid);
int sched_setscheduler(pid_t pid, int policy, const struct sched_param *param);
pid：0 表示当前进程
policy 和 param 含义同上

主动让出CPU, 将当前线程放入就绪队列尾部

int sched_yield(void);

2.4 资源限制与亲和性设置

设置/获取线程的CPU亲和性(绑定到特定CPU核心)

int sched_setaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, const cpu_set_t *mask);
int sched_getaffinity(pid_t pid, size_t cpusetsize, cpu_set_t *mask);
// 示例: 将线程绑定到CPU0
cpu_set_t cpuset;
CPU_ZERO(&cpuset);       // 清空CPU集
CPU_SET(0, &cpuset);     // 添加CPU核心0
sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpuset);  // 应用到当前线程

设置线程竞争范围(Linux通常忽略此设置)

int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);
scope 可选值：
PTHREAD_SCOPE_SYSTEM：与系统中所有线程竞争 CPU
PTHREAD_SCOPE_PROCESS：仅与同一进程内的线程竞争（Linux 不支持）

2.5 权限与错误处理

实时调度权限：设置实时调度策略（SCHED_FIFO/SCHED_RR）需要 root 权限，否则会返回 EPERM 错误。
常见错误码：
EINVAL：参数无效（如优先级超出范围）
EPERM：权限不足
ESRCH：找不到指定线程

if (pthread_setschedparam(thread, SCHED_FIFO, &param) != 0) {perror("Failed to set thread scheduling parameters");exit(EXIT_FAILURE);
}