爲什麼Thread.Start方法在CPU負載過高時被阻塞？

出於測試目的，我編寫CPU壓力程序：它只是在M個線程中執行N個for-loops。我用大量的線程運行這個程序，比如說200. 但是在任務管理器中我看到線程計數器沒有超過一些小值，比如說9和一個Thread.Start方法等待完成以前的運行線程。爲什麼Thread.Start方法在CPU負載過高時被阻塞？

這種行爲看起來像一個ThreadPool行爲，但我期望定期System.Threading.Thread必須啓動無需等待某種原因。下面

代碼將重現這一問題，並有解決方法的選擇：

using System; 
using System.Diagnostics; 
using System.Threading; 

namespace HeavyLoad 
{ 
    class Program 
    { 
     static long s_loopsPerThread; 
     static ManualResetEvent s_startFlag; 

     static void Main(string[] args) 
     { 
      long totalLoops = (long)5e10; 
      int threadsCount = 200; 

      s_loopsPerThread = totalLoops/threadsCount; 

      Thread[] threads = new Thread[threadsCount]; 

      var watch = Stopwatch.StartNew(); 
      for (int i = 0; i < threadsCount; i++) 
      { 
       Thread t = new Thread(IntensiveWork); 
       t.IsBackground = true; 
       threads[i] = t; 
      } 
      watch.Stop(); 
      Console.WriteLine("Creating took {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds); 

      // *** Comment out s_startFlag creation to change the behavior *** 
      // s_startFlag = new ManualResetEvent(false); 

      watch = Stopwatch.StartNew(); 
      foreach (var thread in threads) 
      { 
       thread.Start(); 
      } 
      watch.Stop(); 
      Console.WriteLine("Starting took {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds); 

      if (s_startFlag != null) 
       s_startFlag.Set(); 

      watch = Stopwatch.StartNew(); 
      foreach (var thread in threads) 
      { 
       thread.Join(); 
      } 
      watch.Stop(); 
      Console.WriteLine("Waiting took {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds); 

      Console.ReadLine(); 
     } 

     private static void IntensiveWork() 
     { 
      if (s_startFlag != null) 
       s_startFlag.WaitOne(); 

      for (long i = 0; i < s_loopsPerThread; i++) 
      { 
       // hot point 
      } 
     } 
    } 
}

案例1：如果s_startFlag創作的評論，然後啓動線程立即開始高密集的CPU工作。在這種情況下，我有一個小的併發（約9個線程）和所有的時間我抱上線啓動代碼：

Creating took 0 ms 
Starting took 4891 ms 
Waiting took 63 ms

案例2：但如果我創建s_startFlag，所有新的線程將等待，直到它會被設置。在這種情況下，我成功地啓動所有200個線程同時並獲得預期值：一點時間開始和很多時間線程在任務管理器中的工作，號碼是200 +：

Creating took 0 ms 
Starting took 27 ms 
Waiting took 4733 ms

爲什麼線程垃圾開始第一種情況？我超過了什麼樣的限制？

系統：

操作系統：Windows 7專業版
框架：NET 4.6
CPU：英特爾酷四核Q9550 @ 2.83GHz
RAM：8千兆

來源

2015-10-04 Dmitry Razumikhin

可能你正在尋找一個硬件/操作系統限制？例如，磁盤I/O肯定會有最大通道限制，這會導致一些線程被阻塞...... – code4life

此測試不涉及任何磁盤I/O。這看起來像限制「你有CPU負載95％，所以我不啓動任何線程」。但我沒有聽說過這種限制。爲什麼會發生？ –

問題是，究竟是什麼導致CPU負載？ CPU正在做一些事情，這就是儀器告訴你的。運行一個分析器在這一點上是非常有意義的。 – code4life

我做了一些研究，現在我發現高CPU負載對線程啓動時間確實有很大的影響。

第一：爲了有更多的觀察時間，我設置totalLoops爲100倍大的值。我看到線程不受限制，但非常緩慢地創建。 1個線程在1-2秒內啓動！第二：我明確地將一個主線程綁定到CPU核心＃0，並且使用SetThreadAffinityMask函數（https://sites.google.com/site/dotburger/threading/setthreadaffinitymask-1）將線程工作到核心＃1，＃2，＃3。

Stopwatch watch; 
using (ProcessorAffinity.BeginAffinity(0)) 
{ 
    watch = Stopwatch.StartNew(); 
    for (int i = 0; i < threadsCount; i++) 
    { 
     Thread t = new Thread(IntensiveWork); 
     t.IsBackground = true; 
     threads[i] = t; 
    } 
    watch.Stop(); 
    Console.WriteLine("Creating took {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds); 
}

和

using (ProcessorAffinity.BeginAffinity(1, 2, 3)) 
{ 
    for (long i = 0; i < s_loopsPerThread; i++) 
    { 
    } 
}

現在主線程擁有自己的專用CPU核心（在這個過程中的邊界）和工作線程之後開始〜10毫秒（totalLoops = 5E10）。

Creating took 0 ms 
Starting took 2282 ms 
Waiting took 3681 ms

此外，我發現這句話在MSDN：

當你調用線程。在線程上啓動方法，該線程可能爲或可能不會立即開始執行，具體取決於處理器的數量和當前等待執行的線程數。

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/1c9txz50(v=vs.110).aspx

結論： Thread.Start方法非常積極的工作線程數量敏感。這可能是一個非常強大的性能影響 - 數百倍的放緩。

來源

2015-10-04 12:39:17

爲什麼Thread.Start方法在CPU負載過高時被阻塞？

回答

相關問題