pthreads：快速重新锁定导致的线程饥饿

我有两个线程，一个在紧密循环中工作，另一个偶尔需要与第一个线程执行同步：

// thread 1
while(1)
{
    lock(work);
    // perform work
    unlock(work);
}

// thread 2
while(1)
{
    // unrelated work that takes a while
    lock(work);
    // synchronizing step
    unlock(work);
}

我的意图是线程 2 可以通过获取锁来有效地暂停线程 1 并执行必要的同步。线程 1 还可以通过解锁来暂停，如果线程 2 没有等待锁定，则重新锁定并返回工作。

我遇到的问题是互斥体不公平，因此线程1快速重新锁定互斥体并饿死线程2。我尝试使用pthread_yield，到目前为止它似乎运行良好，但我不确定它是否适用于所有系统/核心数量。有没有办法保证线程 1 始终让位于线程 2，即使在多核系统上也是如此？

处理此同步过程的最有效方法是什么？

您可以在 pthreads 互斥体之上构建 FIFO“票据锁”，如下所示：

#include <pthread.h>

typedef struct ticket_lock {
    pthread_cond_t cond;
    pthread_mutex_t mutex;
    unsigned long queue_head, queue_tail;
} ticket_lock_t;

#define TICKET_LOCK_INITIALIZER { PTHREAD_COND_INITIALIZER, PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER }

void ticket_lock(ticket_lock_t *ticket)
{
    unsigned long queue_me;

    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    queue_me = ticket->queue_tail++;
    while (queue_me != ticket->queue_head)
    {
        pthread_cond_wait(&ticket->cond, &ticket->mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

void ticket_unlock(ticket_lock_t *ticket)
{
    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    ticket->queue_head++;
    pthread_cond_broadcast(&ticket->cond);
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

在这种方案下，当线程位于票证锁保护的关键部分内时，不会保留低级 pthreads 互斥体，从而允许其他线程加入队列。