如何在C++中用线程实现优先级抢占式调度（类似于中断）

Question

我想在 Windows 上编写一个 C++ 程序（但最好支持跨平台），其中我有两个基于 Priority Preemptive Scheduling 调度的线程 - 这就像一个中断行为（当中断发生时，主线程会在任何地方暂停，只有当中断线程回到睡眠状态时，主线程才会从暂停的地方恢复）。

这些是线程：

线程T_main
线程 T_interrupt.

T_main 运行s 一直在 while 循环中。 T_interrupt 应该每秒执行一次，而且速度非常快。

T_main中的代码比较大（数千行代码）。

时间一定非常准确。

我希望当 T_interrupt 线程到运行的时间到来时，它会被优先处理，以便它运行不会中断，直到它完成，然后才线程T_main 将从暂停的地方恢复。

如果你想知道我在做什么，那么这里有一个基本的解释：基本上，我正在运行模拟我的嵌入式项目。我模拟了我的整个硬件，我想运行在 PC 的模拟器上运行我的应用程序。目的是测试我的应用程序的逻辑实现。考虑了编译器差异和其他缺陷。对我来说至关重要的是能够模拟存在于我的 MCU 上的基于 1 秒滴答定时器的中断。我发现很难模拟这种行为，因为线程调度似乎是合作的而不是抢占式的。

我尝试使用优先级和设置调度方法，例如 Round Robin SCHED_RR 或 FIFO SCHED_FIFO，但在所有情况下，调度实施仍然是合作的而不是抢先的。

这是我的代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <pthread.h>
#include <string>

using namespace std;

void MainApplicationFunc(void)
{
    // Infinite loop in which the app is running
    while(1)
    {
        MainProgram();
    }
}

void TickTimerInterruptFunc()
{
    while(1)
    {
        TickTimer();
        std::this_thread::sleep_for(1s);
    }
}

void setScheduling(std::thread &th, int policy, int priority)
{
    sched_param sch_params;
    sch_params.sched_priority = priority;
    if(pthread_setschedparam(th.native_handle(), policy, &sch_params))
    {
        std::cerr << "Failed to set Thread scheduling" << std::endl;
    }
}

int main()
{
    std::thread T_interrupt(TickTimerInterruptFunc);
    setScheduling(T_interrupt, SCHED_FIFO, 1);
    std::thread T_main(MainApplicationFunc);
    setScheduling(T_main, SCHED_FIFO, 20);

    T_main.join();
    T_interrupt.join();
}

Answer 1

我找到了几个解决这个问题的方法，我想我会在这里与其他人分享。在整个 Whosebug 中，我发现其他人问过与此类似的问题，并且有几种可能的解决方案。

使用线程实现中断行为的可能解决方案：

在您的线程上强制进行上下文切换。我在 Windows 上找到了一些关于如何执行此操作的有用参考，如 FreeRTOS Windows Simulator 中所述。就我个人而言，这似乎是最好的选择。而且，我可能只使用这个模拟器而不是自己构建。
编写一个 windows 驱动程序，如下所述：
使用 SuspendThread and ResumeThread. Although when using this method you should be aware that they are async in nature as depicted here 所以这并不理想。

如何在C++中用线程实现优先级抢占式调度（类似于中断）

How to implement Priority Preemptive Scheduling (similar to interrupts) with threads in C++

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使用线程实现中断行为的可能解决方案：