ГЛАВА 7 Планирование потоков, приоритет и привязка к процессорам

контекста, выполнение и сохранение контекста — начи нается с момента запуска системы и продолжается до cc выключения.

Таков вкратце механизм планирования работы множества потоков. Детали мы обсудим позже, но главное я уже показал Все очень просто, да? Windows потому и называется системой с вытесняющей многозадачностью, что в любой момент может приостановить любой поток и вместо него запустить другой. Как Вы еще увидите, этим механизмом можно управлять, правда, крайне ограниченно. Всегда помните: Вы не в состоянии гарантировать, что Ваш поток будет выполняться непрерывно, что ника кой другой поток не получи'1 доступ к процессору и т д.

NOTE:

Меня часто спрашивают, как сделать так, чтобы поток гарантированно запус кался в течение определенного времени после какого-нибудь события — на пример, не позднее чем через миллисекунду после приема данных с последо вательного порта? Ответ прост: никак. Такие требования можно предъявлять к операционным системам реального времени, но Windows к ним не относит ся. Лишь операционная система реального времени имеет полное представле ние о характеристиках аппаратных средств, на которых она работает (об ин тервалах запаздывания контроллеров жестких дисков, клавиатуры и т. д.). А создавая Windows, Microsoft ставила другую цель обеспечить поддержку мак симально широкого спектра оборудования — различных процессоров, диско вых устройств, сетей и др. Короче говоря, Windows не является операционной системой реального времени.

Хочу особо подчеркнуть, что система планирует выполнение только тех потоков, которые могут получать процессорное время, но большинство потоков в системе к таковым не относится. Так, у некоторых объектов-потоков значение счетчика просто ев (suspend count) больше 0, а значит, соответствующие потоки приостановлены и не получают процессорное время. Вы можете создать приостановленный поток вызовом CreateProcess или CreateThread с флагом CREATESUSPENDED (В следующем разделе я расскажу и о таких функциях, как SuspendThread и ResumeThread.)

Кроме приостановленных, существуют и другие потоки, не участвующие в распре делении процессорного времени, — они ожидают каких-либо событий. Например, если Вы запускаете Notepad и не работаете в нем с текстом, его поток бездействует, а система не выделяет процессорное время тем, кому нечего делать. Но стоит лишь сместить его окно, прокрутить в нем текст или что-то ввести, как система автомати чески включит поток Notepad в число планируемых Это вовсе не означает, что по ток Notepad тут жс начнет выполняться. Просто система учтет его при планировании потоков и когда-нибудь выделит ему время — по возможности в ближайшем будущем

Приостановка и возобновление потоков

В объекте ядра "поток" имеется переменная — счетчик числа простоев данного по тока При вызове CreateProcess или CreateThread он инициализируется значением, рав ным 1, которое запрещает системе выделять новому потоку процессорное время. Та кая схема весьма разумна: сразу после создания поток не готов к выполнению, ему нужно время для инициализации.

После гого как поток полностью инициализирован, CreateProcess или CreateThread проверяет, не передан ли ей флаг CREATE_SUSPENDED, и, если да, возвращает управ ление, оставив поток в приостановленном состоянии В ином случае счетчик простоев обнуляется, и поток включается в число планируемых — если только он не ждет ка когото события (например, ввода с клавиатуры).

Создав поток в приостановленном состоянии, Выможете настроить некоторые его свойства (например, приоритет, о котором мы поговорим позже). Закончив настройку, Вы должны разрешить выполнение потока. Для этого вызовите ResumeThread и пере дайте описатель потока, возвращенный функцией CreateThread (описатель можно взять и из структуры, на которую указывает параметр ppiProcInfo, передаваемый в CreateProcess).

DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

Если вызов ResumeThread прошел успешно, она возвращает предыдущее значение счетчика простоев данного потока; в ином случае — 0xFFFFFFFF.

Выполнение отдельного потока можно приостанавливать несколько раз. Если поток приостановлен 3 раза, то и возобновлен он должен быть тоже 3 раза — лишь тогда система выделит ему процессорное время. Выполнение потока можно приос тановить не только при его создании с флагом CREATE_SUSPENDED, но и вызовом SuspendThread.

DWORD RuspendThread(HANDLE hThread);

Любой поток может вызвать эту функцию и приостановить выполнение другого потока (конечно, если его описатель известен). Хоть об этом нигде и не говорится (но я все равно скажу!), приостановить свое выполнение поток способен сам, а во зобновить себя без посторонней помощи — нет. Как и ResumeThread, функция Sus pendThread возвращает предыдущее значение счетчика простоев данного потока. Поток можно приостанавливать не более чем MAXIMUM_SUSPEND_COUNT раз (в файле WinNT.h это значение определено как 127). Обратите внимание, что Suspend Thread в режиме ядра работает асинхронно, но в пользовательском режиме не выпол няется, пока потокостается в приостановленном состоянии.

Создавая реальное приложение, будьте осторожны с вызовами SuspendThread, так как нельзя заранее сказать, чем будет заниматься его поток в момент приостановки. Например, он пытается выделить память из кучи и поэтому заблокировал к ней дос туп. Тогда другим потокам, которым тоже нужна динамическая память, придется ждать его возобновления. SuspendThread безопасна только в том случае, когда Вы точно знаете, что делает (или может делать) поток, и предусматриваете все меры для исклю чения вероятных проблем и взаимной блокировки потоков. (О взаимной блокировке и других проблемах синхронизации потоков я расскажу в главах 8, 9 и 10.)

Приостановка и возобновление процессов

В Windows понятия "приостановка" и "возобновление" неприменимы к процессам, так как они не участвуют в распределении процессорного времени. Однако меня не рая спрашивали, как одним махом приостановить все потоки определенного процесса. Это можно сделать из другого процесса, причем он должен быть отладчиком и, в ча стности,

вызывать функции вроде WaitForDebugEvent и ContinueDebugEvent.

Других способов приостановки всех потоков процесса в Windows нет: програм ма, выполняющая такую операцию, может "потерять" новые потоки. Система должна как-то приостанавливать в этот период не только все существующие, но и вновь со здаваемые потоки. Microsoft предпочла встроить эту функциональность в системный механизм отладки.