Абстрагирование приоритетов
Создавая планировщик потоков, разработчики из Microsoft прекрасно понимали, что он не подойдет на все случаи жизни. Они также осознавали, что со временем "назна чение" компьютера может измениться Например, в момент выпуска Windows NT со здание приложений с поддержкой OLE еще только начиналось. Теперь такие прило жения — обычное дело. Кроме того, значительно расширилось применение игрово го программного обеспечения, ну и, конечно же, Интернета
Алгоритм планирования потоков существенно влияет на выполнение приложений. С самого начала разработчики Microsott понимали, что его придется изменять по мере того, как будут расширяться сферы применения компьютеров Microsoft гарантирует, что наши программы будут работать и в следующих версиях Windows. Как же ей уда ется изменять внутреннее устройство системы, не нарушая работоспособность наших программ? Ответ в том, что:
• планировщик документируется не полностью;
• Microsoft не разрешает в полной мере использовать все особенности плани ровщика;
• Microsoft предупреждает, что алгоритм работы планировщика постоянно ме няется, и не рекомендует писать программы в расчете на текущий алгоритм
Windows API предоставляет слой абстрагирования от конкретного алгоритма ра боты планировщика, запрещая прямое обращение к планировщику. Вместо этого Вы вызываете функции Windows, которые "интерпретируют" Ваши параметры в зависи мости от версии системы, Я буду рассказывать именно об этом слое аборагирования
Проектируя свое приложение, Вы должны учитывать возможность параллельного выполнения других программ. Следовательно, Вы обязаны выбирать класс приорите та, исходя из того, насколько "отзывчивой" должна быть Ваша программа. Согласен, такая формулировка довольно туманна, но так и задумано: Microsoft не желает обе щать ничего такого, что могло бы нарушить работу Вашего кода в будущем.
Windows поддерживает шесть классов приоритета; idle (простаивающий), below normal (ниже обычного), normal (обычный), above normal (выше обычного), high (вы сокий) и realtime (реального времени).
Самый распространенный класс приоритета, естественно, — normal; его использует 99% приложений. Классы приоритета показа ны в следующей таблице.
|
Класс приоритета |
Описание |
| Real-lime | Потоки в этом процессе обязаны немедленно реагировать на события, обеспечивая выполнение критических по времени задач. Такие потоки вытесняют даже компоненты операционной системы Будьте крайне осторожны с этим классом. |
| High | Потоки в этом процессе тоже должны немедленно реагировать на со бытия, обеспечивая выполнение критических по времени задач Этот класс присвоен, например, Task Manager, что дает возможность пользо вателю закрывать больше неконтролируемые процессы |
| Above normal | Класс приоритета, промежуточный между normal и high. Это новый класс, введенный в Windows 2000. |
| Normal | Потоки в этом процессе не предъявляют особых требований к выделе нию им процессорного времени. |
| Below normal | Класс приоритета, промежуточный между normal и idle. Это новый класс, введенный в Windows 2000. |
| Idle | Потоки в этом процессе выполняются, когда система не занята другой работой Этот класс приоритета обычно используется для утилит, ра ботающих в фоновом режиме, экранных заставок и приложений, собирающих статистическую информацию |
Класс приоритета high следует использовать лишь при крайней необходимости Может, Вы этого и нс знаете, но Explorer выполняется с высоким приоритетом. Боль шую часть времени его потоки простаивают, готовые пробудиться, кактолько пользо ватель нажмет какую-нибудь клавишу или щелкнет кнопку мыши.
Пока потоки Explorer простаивают, система не выделяет им процессорное время, что позволяет выполнять потоки с более низким приоритетом Но вот пользователь нажал, скажем, Ctrl+Esc, и система пробуждает поток Explorer. (Комбинация клавиш Ctrl+Esc попутно открыва ет меню Start.) Если в данный момент исполняются потоки с более низким приори тетом, они немедленно вытесняются, и начинает работать поток Explorer Microsoft разработала Explorer именно так потому, что любой пользователь — независимо от текущей ситуации в системе — ожидает мгновенной реакции оболочки на свои ко манды R сущности, окна Explorcr можно открывать, даже когда все потоки с более низким приоритетом зависают в бесконечных циклах Обладая более высоким при оритетом, потоки Explorer вытесняют поток, исполняющий бесконечный цикл, и дают возможность закрыть зависший процесс.
Надо отметить высокую степень продуманности Explorer. Основную часть време ни он просто "спит", не требуя процессорного времени. Будь это не так, вся система работала бы гораздо медленнее, а многие приложения просто не отзывались бы на действия пользователя
Классом приоритета real-time почти никогда не стоит пользоваться На самом деле в ранних бета-версиях Windows NT 3.1 присвоение этого класса приоритета прило жениям даже не предусматривалось, хотя операционная система поддерживала эту возможность. Real-time — чрезвычайно высокий приоритет, и, поскольку большин ство потоков в системе (включая управляющие самой системой) имеет более низкий приоритет, процесс с таким классом окажет на них сильное влияние. Так, потоки реального времени могут заблокировать необходимые операции дискового и сетевого ввода-вывода и привести к несвоевременной обработке ввода от мыши и клавиату ры — пользователь может подумать, что система зависла. У Вас должна быть очень веская причина для применения класса real-time — например, программе требуется
реагировать на события в аппаратных средствах с минимальной задержкой или вы полнять быстротечную операцию, которую нельзя прерывать ни при каких обстоя тельствах
NOTE:
Процесс с классом приоритета real- time нельзя запустить, если пользователь не имеет привилегии Increase Scheduling Priority. По умолчанию такой привилеги ей обладает администратор и пользователь с расширенными полномочиями.
Конечно, большинство процессов имеет обычный класс приоритета. В Windows 2000 появилось два новых промежуточных класса — below normal и above normal Microsoft добавила их, поскольку некоторые компании жаловались, что существующий набор классов приоритетов не дает должной гибкости.
Выбрав класс приоритета, забудьте о том, как Ваша программа будет выполняться совместно с другими приложениями, и сосредоточьтесь на ее потоках. Windows под держивает семь относительных приоритетов потоков: idle (простаивающий), lowcst (низший), below normal (ниже обычного), normal (обычный), above normal (выше обычного), highest (высший) и time-critical (критичный по времени) Эти приорите ты относительны классу приоритета процесса Как обычно, большинство потоков использует обычный приоритет. Относительные приоритеты потоков описаны в сле дующей таблице.
| Относительный приоритет потока | Описание |
| Time-critical | Поток выполняется с приоритетом 31 в классе real-time и с приоритетом 15 в других классах |
| Highest | Поток выполняется с приоритетом на два уровня выше обычною для данного класса |
| Above normal | Поток выполняется с приоритетом на один уровень выше обычного для данного класса |
| Normal | Поток выполняется с обычным приоритетом процесса для данного класса |
| Below normal | Поток выполняется с приоритетом на один уровень ниже обычного для данного класса |
| Lowest | Поток выполняется с приоритетом на два уровня ниже обычного для данного класса |
| Idle | Поток выполняется с приоритетом 16 в классе real-time и с приоритетом 1 в других классах |
Уровень приоритета формируется самой системой, исходя из класса приоритета про цесса и относительного приоритета потока, А механизм его формирования — как раз то, чем Microsoft не хочет себя ограничивать И действительно, этот механизм меня ется практически в каждой версии системы.
В следующей таблице показано, как формируется уровень приоритета в Win dows 2000, но не забывайте, что в Windows NT и тем более в Windows 95/98 этот механизм действует несколько иначе Учтите также, что в будущих версиях Windows он вновь изменится.
Например, обычный поток в обычном процессе получает уровень приоритета 8, Поскольку большинство процессов имеет класс normal, a большинство потоков —
относительный приоритет normal, y основной части потоков в системе уровень при оритета равен 8.
Обычный поток в процессе с классом приоритета high получает уровень приори тета 13. Изменив класс приоритета процесса на idle, Вы снизите уровень приоритета того же потока до 4. Вспомните, что приоритет потока всегда относителен классу приоритета его процесса Изменение класса приоритета процесса не влияет на от носительные приоритеты его потоков, но сказывается на уровне их приоритета
| Относительный приоритет потока | Idle | Класс приоритета процесса | Real-time | |||
| Below normal | Normal | Above normal | High | |||
| Time-critical (критичный по времени) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 31 |
| Highest (высший) | 6 | 8 | 10 | 12 | 15 | 26 |
| Above normal (выше обычного) | 5 | 7 | 9 | 11 | 14 | 25 |
| Normal (обычный) | 4 | 6 | 8 | 10 | 13 | 24 |
| Below normal (ниже обычного) | 3 | 5 | 7 | 9 | 12 | 23 |
| Lowest (низший) | 2 | 4 | 6 | 8 | 11 | 22 |
| Idle (простаивающий) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 16 |
И еще одно: уровень приоритета потока в процессе с классом real-time не может опускаться ниже 16, а потока в процессе с любым другим классом — подниматься выше 15.
NOTE
Концепция класса приоритета вводит некоторых в заблуждение. Они делают отсюда вывод, будто процессы участвуют в распределении процессорного вре мени. Так вот, процессы никогда не получают процессорное время — оно вы деляется лишь потокам Класс приоритета процесса — сугубо абстрактная кон цепция, введенная Microsoft c единственной целью: скрыть от разработчика внутреннее устройство планировщика.
В общем случае поток с высоким уровнем приоритета должен быть активен как можно меньше времени. При появлении у него какой-либо работы он тут же получает процессорное время. Выполнив минимальное количество команд, он должен снова вернуться в ждущий режим. С другой стороны, поток с низ ким уровнем приоритета может оставаться активным и занимать процессор довольно долго. Следуя этим правилам, Вы сохраните должную отзывчивость операционной системы на действия пользователя.
