bthread源码分析(一)概述

本文深入分析bthread,一个M:N线程库,对比其与协程的区别,探讨为何要阅读bthread源码,包括理解系统库原理、深化无锁编程应用和学习编程习惯。文章介绍了bthread的源码结构、阅读难度及推荐的阅读顺序,帮助读者更好地理解和使用bthread。

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bthread是一个M:N线程库,是brpc的核心组件。bthread实现了用户态上下文切换,主要有2个目标,一是降低编码难度,业务层可使用同步编程模式;二是在多核系统上取得更好的扩展性和局部性,提供更低的延时,更高的cpu利用率。

bthread和协程

谈到bthread,就不得不提协程。首先要强调的一点是,bthread不是协程。一般上我们说的协程的概念是M:1线程库,多个协程跑在一个底层pthread上,一个协程阻塞就会导致协程所在的pthread阻塞,进而该pthread上的其他协程都无法被调度执行。因此协程中不能执行长时间阻塞操作,只能搭配异步I/O,典型的使用场景是http server,这也是golang这种对协程支持较好的语言作为web server开发语言选型越来越流行的一个因素。brpc常用于大规模在线服务的后端server,特点是任务执行时间不确定,常出现少量任务延迟高的情况,在协程模型下就会导致卡住进程造成糟糕的性能表现。与协程最大的区别是,一个bthread被卡住不会影响其他bthread调度,原因是bthread基于butex实现了一套同步机制,这个在后文针对butex的源码分析中会做详细解剖。

为什么要读bthread源码

1、加深对系统库乃至底层操作系统原理的理解,知其然更知其所以然。

正如多数开发者都有使用pthread库的经历,然而对pthread内部实现细节有深入了解的却寥寥无几,brpc的开发者往往没有对bthread内部实现细节进行深挖。诚然对于现代软件体量膨胀的现状不可能要求开发者对自己程序中使用的所有组件内部实现都了如指掌,然而底层系统或者lib中有很多设计理念和实现细节值得深挖,一方面遇到一些疑难杂症时可以做到有的放矢不至于两眼抓瞎,另一方面计算机系统很多理念是通用的,深入了解已经在工程实践中验证过正确性的实现对自己将来开发类似功能的程序有显著帮助。bthread建立了一整套上下文切换、线程调度、同步原语、线程局部存储机制,而代码控制在2W行以内,对bthread进行源码级别的深入剖析,能加深操作系统基础概念的理解,拓展技术深度。笔者在读完bthread代码后,对很多原本模糊不清的概念有了深入理解,比如很多教科书和网上资料会谈

<think>好的,用户想了解如何在C++中使用bthread进行并发编程。首先,我需要回忆bthread的基本概念。bthread是百度开源的BRPC框架中的用户态线程库,类似于协程,用于高并发场景。用户可能已经知道多线程,但想用更轻量级的并发方式。 接下来,我需要说明使用bthread的基本步骤。首先,应该包括必要的头文件,比如<bthread/bthread.h>。然后,编写任务函数,这个函数的签名需要符合void* (*)(void*)的形式。然后,使用bthread_start_background或bthread_start_urgent来启动bthread。这些函数类似于pthread_create,但管理的是用户态线程。 然后,可能需要提到如何编译和链接程序,需要链接brpc库,使用-lbrpc。另外,bthread的启动函数参数可能需要传递数据,可以通过结构体封装数据,并在任务函数中释放,避免内存泄漏。 还要注意bthread的同步机制,比如bthread的join,或者使用互斥锁和条件变量。例如,bthread_join可以等待bthread结束。同时,bthread的同步原语可能与pthread的不同,需要特别说明。 可能还需要提到bthread和普通线程的区别,比如bthread由调度器管理,可以在多个pthread之间调度,减少上下文切换开销。此外,bthread的栈大小可以调整,适合高并发。 用户可能需要个示例代码来展示如何启动bthread,传递参数,以及等待其完成。在示例中,结构体的使用和资源的释放是关键点,避免内存泄漏。例如,定义个结构体包含需要传递的参数,在任务函数中转换为该结构体,处理完后delete。 还需要注意错误处理,检查bthread_start_background的返回值,确保bthread创建成功。另外,bthread的函数可能返回错误码,需要进行适当的处理。 最后,要总结使用bthread的优势,比如高并发、低开销,以及注意事项,如避免阻塞操作,合理管理资源。然后根据这些内容,提出相关问题,帮助用户进步理解bthread与其他并发机制的区别、同步方法、与pthread的对比,以及适用场景。</think><< 在BRPC框架中使用bthread进行并发编程时,主要通过以下步骤实现: 1. 包含必要头文件: ```cpp #include <bthread/bthread.h> #include <butil/logging.h> ``` 2. 编写任务函数: ```cpp void* task_func(void* arg) { int* value = static_cast<int*>(arg); LOG(INFO) << "bthread processing value: " << *value; delete value; // 清理动态分配的内存 return nullptr; } ``` 3. 启动bthread: ```cpp int main() { for (int i = 0; i < 5; ++i) { int* arg = new int(i); // 动态分配参数内存 bthread_t tid; if (bthread_start_background(&tid, nullptr, task_func, arg) != 0) { LOG(ERROR) << "Failed to create bthread"; delete arg; } } // 等待所有bthread完成(示例) while (bthread_getconcurrency() > 1) { usleep(10000); } return 0; } ``` 实现原理和注意事项: 1. 用户态线程:bthread是M:N线程模型,由BRPC的调度器管理,比操作系统线程更轻量 2. 非抢占式调度:bthread主动让出CPU时才会切换,通常通过bthread_usleep等阻塞操作触发 3. 栈管理:每个bthread有独立栈空间(默认1MB),可通过brpc::Controller调整 4. 资源管理:参数需要动态分配并在任务中释放,避免悬垂指针 5. 同步机制:使用bthread::Mutex、bthread::ConditionVariable等配套同步原语 编译命令示例: ```bash g++ -std=c++11 example.cpp -lbrpc -lpthread ```
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