CN112463373B - 一种动态调整线程数的方法、装置及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种动态调整线程数的方法包括1)输入一个能够被剩余资源A满足且小于最大线程数R_max的初始的申请线程数R₁；2)判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足，如果能够被满足则获取其运行的性能S_n，调整更新所述申请线程数和所述剩余资源，判断申请线程数R是否小于所述最大线程数R_max，如果是则执行步骤3)，不是则提示申请线程数超范围；3)通过安全性算法对分配到所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，如果验证通过，则获取更新后的所述性能S_n+1并比较所述性能S_n和所述性能S_n+1，如果所述性能S_n+1大于所述性能S_n，则执行步骤2)，如果所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，则取所述性能S_n对应的申请线程数为调整用的目标申请线程数。

Description

一种动态调整线程数的方法、装置及介质

技术领域

本发明涉及线程分配技术领域，尤其涉及一种动态调整线程数的方法、装置及介质。

背景技术

线程(thread)是操作系统能够进行执行运算的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。多线程的任务会提高任务的执行效率，目前很多硬件设备都是支持多线程的，比如CPU，相比于以前的CPU，最新款的CPU有着多线程多核的设计，处理效率也大幅度提升。

就目前存储设备执行一个进程或多个进程时，会用到几个或几十个线程，当然我们通常会认为线程数越多进程执行越快，性能越高，但根据实际的测试数据可以看到并非如此，以线程数为自变量，性能为从变量，随着线程数增加我们可以得到一条曲线，曲线呈单峰形或“厂”字形，曲线并非我们所想会随着线程数增加一直上升，而是在到达一个峰值后逐步下降或几乎不变，这样一来，如果我们一味的增加线程但性能又不提高会造成CPU资源的浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种动态调整线程数的方法，应用于为进程集合分配线程资源，包括获取系统的剩余资源A；配置每个进程所需要的最大线程数R_max；

1)动态调整线程数时，输入一个能够被所述剩余资源A满足且小于所述最大线程数R_max的初始的申请线程数R₁；

2)判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足，如果能够被满足则获取以所述申请线程数R运行的性能S_n，调整更新所述申请线程数R＝R₁+Q×U_m，其中Q初始值为1，U_m为步进量，更新所述剩余资源，更新Q＝Q+1，判断R是否小于所述最大线程数R_max，如果是则执行步骤3)，不是则提示申请线程数超范围；

3)通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，如果验证通过，则执行步骤4)；

4)获取更新后的所述性能S_n+1并比较更新前所述性能S_n和更新后的所述性能S_n+1，如果所述性能S_n+1大于所述性能S_n，则执行步骤2)，如果所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，则执行步骤5)，

5)取所述性能S_n所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

更进一步地，所述步进量U_m＝k×U，其中k为系数，U为单位步进量；

10)当所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，比较k值与设定阈值，如果k大于所述设定阈值，则执行步骤20)，如果k小于等于所述设定阈值，则取所述性能所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

20)以所述单位步进量更新R＝R_n+1-W×U，

30)并获取相应的更新后的性能S_n+1+W，并比较所述性能S_n+1+W与更新前的性能S_n+W，如果所述性能S_n+1+W大于等于所述性能S_n+W，则执行步骤40)，如果所述性能S_n+1+W小于所述性能S_n+W，则执行步骤50)；

40)更新W＝W+1，执行步骤20)，

50)取所述性能S_n+W所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

更进一步地，获取系统的剩余资源A包括：获取已分配给全部进程的已分配资源P_总，进一步利用系统全部资源a减去所述已分配资源P_总获取所述剩余资源A。

更进一步地，初始的所述申请线程数取进程运行所需要的最小线程数R_min。

更进一步地，判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足包括：获取进程的已分配资源P_i，根据所述申请线程数R和所述进程的已分配资源P_i获取进程的需求线程N_i＝R-P_i，判断所述剩余资源A中的元素是否大于等于所述需求线程中对应的元素，如果是则所述申请线程数R能被所述剩余资源A满足。

更进一步地，通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证包括：

100)构建剩余资源矩阵L，所述剩余资源矩阵L的初始值为所述剩余资源A；

200)构建进程集合，遍历所述进程集合中的进程，判断是否存在任一进程其需求线程能够被所述剩余资源矩阵L满足，如果存在，则执行300)，否则未通过所述安全性算法的安全性验证；

300)将这一进程从所述进程集合取出，并根据进程的已分配资源P_i更新所述剩余资源矩阵L＝L+P_i，并执行200)；

400)循环执行进程数次，判断所述进程集合是否为空，为空则通过所述安全性算法的安全性验证，不为空则未通过所述安全性算法的安全性验证。

更进一步地，记录所述目标申请线程数，后续所述进程集运行时，读取记录的所述目标申请线程数，按照所述目标申请线程数分配进程数。

本发明还提供一种动态调整线程数的装置，包括处理单元、存储单元以及总线单元，所述总线单元连接所述处理单元和所述存储单元，所述存储单元存储至少一条指令，所述处理单元执行所述指令实现所述的动态调整线程数的方法。

本发明还提供一种动态调整线程数的存储介质，存储至少一条指令，调取解析并执行所述指令实现所述的动态调整线程数的方法。

本申请提出的一种动态调整线程数的方法、装置及介质具体有以下有益效果：

本发明提供的一种动态调整线程数的方法、装置及介质通过限定最大线程数R_max并在所述最大线程数R_max限定的范围内逐步调整所述申请线程数R，通过剩余资源A限制所述申请线程数R，使得所述申请线程数R能够由系统提供资源执行，通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，保证系统给所述进程集合的执行提供条件，避免发生死锁；对于满足上面三条要求的所述申请线程数R，通过对所述申请线程数R调整前后的进程性能对比，找最优的所述申请线程数R作为目标申请线程数R。从而避免一味增加线程数量导致系统资源被浪费的情况。

而且所述步进量U_m＝k×U通过适当增大k值可以加快寻优的速度，利用所述步进量U_m快速找到所述目标申请线程数的范围，再通过所述单位步进量进行精细的寻找，既能够加快寻优速度，又能够保证寻找所述目标申请线程数的精度，实现精确的线程数分配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种动态调整线程数的方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种线程数与性能关系；

图3是本发明实施例中另一种线程数与性能关系；

图4是本发明实施例中另一种动态调整线程数的方法的流程图；

图5是本发明实施例中一种动态调整线程数的装置的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明进行说明，其中，图1是本发明实施例中一种动态调整线程数的方法的流程图；图2是本发明实施例中一种线程数与性能关系，其中，水平方向表示线程数，竖直方向表示性能；图3是本发明实施例中另一种线程数与性能关系，其中，水平方向表示线程数，竖直方向表示性能；图4是本发明实施例中另一种动态调整线程数的方法的流程图；图5是本发明实施例中一种动态调整线程数的装置的示意图。

实施例1

参阅图1所示。本发明提供一种动态调整线程数的方法，应用于为进程集合分配线程资源，在具体实施过程中，通过构建进程矩阵T＝[T₁T₂……T_I]来描述所述进程集合。构建已每个进程的分配资源矩阵P_i＝[P_i1P_i2……P_iJ]，i＝1,2，……I，所述已分配资源矩阵中的每个元素为进程T_i的已分配资源，所述已分配资源为进程分配到的线程资源。获取系统的总资源，构建系统的总资源矩阵a＝[a₁a₂……a_J]。

包括：获取系统的剩余资源A；具体实施过程中，通过矩阵加汇总全部的所述分配资源矩阵P_总＝P₁+P₂+……+P_I，获取每类资源总的已分配资源P_总＝[P_总1P_总2……P_总J]，通过A＝a-P_总获取系统中剩余资源A＝[A₁A₂……A_J]。

配置每个进程所需要的最大线程数R_max；具体实施过程中，参阅图2和图3所示，根据进程性能测试的经验来限定每个进程所需要的所述最大线程数R_max，所述最大线程数R_max需要使得进程的最优性能在所述最小线程数R_min至所述最大线程数R_max区间内。

1)输入一个所述剩余资源A能够满足且小于所述最大线程数R_max的初始的申请线程数R₁；具体实施过程中，令初始的申请线程数R₁＝满足进程运行需求的最小线程数R_min。一般的所述最小线程数R_min对应的性能S₁最低。

2)判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足，具体实施过程中，所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足包括：获取进程T_i的已分配资源P_i，根据所述申请线程数R和所述进程的已分配资源P_i获取进程的需求线程N_i＝R-P_i，判断所述剩余资源A中的元素是否大于等于所述需求线程中对应的元素，如果是则所述申请线程数R能被所述剩余资源A满足。如果不是则所述剩余资源A不能满足所述申请线程数R。

如果能够被满足则获取以所述申请线程数R运行的性能S_n，调整更新所述申请线程数R＝R₁+Q×U_m，其中Q初始值为1，U_m为步进量，更新所述剩余资源，更新Q＝Q+1，判断R是否小于所述最大线程数R_max，如果是则执行步骤3)，不是则提示申请线程数超范围；

3)通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，如果验证通过，则执行步骤4)；具体实施过程中，通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证包括：

100)构建剩余资源矩阵L，所述剩余资源矩阵L的初始值为未对所述进程集合分配线程时的所述剩余资源A；

200)构建进程集合，遍历所述进程集合中的进程，判断是否存在任一进程其需求线程能够被所述剩余资源矩阵L满足，如果存在，则执行300)，否则未通过所述安全性算法的安全性验证；具体实施过程中，采用所述进程矩阵T作为所述进程集合。判断是否存在任一进程其需求线程能够被所述剩余资源矩阵L满足时，比较所述需求线程N_i中的每个元素是否小于等于对应的所述剩余资源矩阵L中的每个元素，如果是，则满足，如果不是则不满足。

300)将这一进程从所述进程集合取出，并根据这一进程的已分配资源P_i更新所述剩余资源矩阵L＝L+P_i，并执行200)；

400)循环执行进程矩阵中包含的元素数量数次之后，判断所述进程集合是否为空，为空则通过所述安全性算法的安全性验证，不为空则未通过所述安全性算法的安全性验证。对于未通过安全性验证的，所述申请线程数不分配给线程。

4)获取更新后的所述性能S_n+1并比较更新前所述性能S_n和更新后的所述性能S_n+1，如果所述性能S_n+1大于所述性能S_n，则执行步骤2)，如果所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，则执行步骤5)，

5)取所述性能S_n所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

记录所述目标申请线程数，后续所述进程集运行时，读取记录的所述目标申请线程数，按照所述目标申请线程数分配进程数。

实施例2

参阅图4所示，实施例2与实施例1相比区别在于：令所述步进量U_m＝k×U，其中k为系数，U为单位步进量，一般U的值为1；

1)输入一个所述剩余资源A能够满足且小于所述最大线程数R_max的初始的申请线程数R₁；

2)判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足，如果能够被满足则获取以所述申请线程数R运行的性能S_n，调整更新所述申请线程数R＝R₁+Q×U_m，其中Q初始值为1，U_m为步进量，更新所述剩余资源，更新Q＝Q+1，判断R是否小于所述最大线程数R_max，如果是则执行步骤3)，不是则提示申请线程数超范围；

3)通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，如果验证通过，则执行步骤4)；

4)获取更新后的所述性能S_n+1并比较更新前所述性能S_n和更新后的所述性能S_n+1，如果所述性能S_n+1大于所述性能S_n，则执行步骤2)，

如果当所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，

10)比较k值与设定阈值，如果k大于所述设定阈值，则执行步骤20)，如果k小于等于所述设定阈值，则取所述性能所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

20)以所述单位步进量更新R＝R_n+1-W×U，即以所述单位步进量U沿R值降低的方向去更加精确地寻找最优的所述申请线程数。

30)并获取相应的更新后的性能S_n+1+W，比较性能S_n+1+W与性能S_n+W，如果所述性能S_n+1+W大于等于所述性能S_n+W，则执行步骤40)，如果所述性能S_n+1+W小于所述性能S_n+W，则执行步骤50)；

40)更新W＝W+1，执行步骤20)，

50)取所述性能S_n+W所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

参阅图5所示，本发明还提供一种动态调整线程数的装置，包括处理单元、存储单元以及总线单元，所述总线单元连接所述处理单元和所述存储单元，所述存储单元存储至少一条指令，所述处理单元通过所述总线单元从所述存储单元调取所述指令，通过指令译码之后执行所述执行，所述处理单元执行所述指令实现所述的动态调整线程数的方法。

本发明还提供一种动态调整线程数的存储介质，存储至少一条指令，将所述存储介质连接到需要执行所述指令实现所述的动态调整线程数的方法。

本发明提供的一种动态调整线程数的方法、装置及介质通过限定最大线程数R_max并在所述最大线程数R_max限定的范围内逐步调整所述申请线程数R，通过剩余资源A限制所述申请线程数R，使得所述申请线程数R能够由系统提供资源执行，通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证，保证系统给所述进程集合的执行提供条件，避免发生死锁；对于满足上面三条要求的所述申请线程数R，通过对所述申请线程数R调整前后的进程性能对比，找最优的所述申请线程数R作为目标申请线程数R。从而避免一味增加线程数量导致系统资源被浪费的情况。

而且所述步进量U_m＝k×U通过适当增大k值可以加快寻优的速度，利用所述步进量U_m快速找到所述目标申请线程数的范围，再通过所述单位步进量进行精细的寻找，既能够加快寻优速度，又能够保证寻找所述目标申请线程数的精度，实现精确的线程数分配。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种动态调整线程数的方法，应用于为进程集合分配线程资源，其特征在于，包括获取系统的剩余资源A；配置每个进程所需要的最大线程数R_max；

1)输入一个能够被所述剩余资源A满足且小于所述最大线程数R_max的初始的申请线程数R₁；

2)判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足，如果能够被满足则获取以所述申请线程数R运行的性能S_n，调整更新所述申请线程数R＝R₁+Q×U_m，其中Q初始值为1，U_m为步进量，更新所述剩余资源A，更新Q＝Q+1，判断R是否小于所述最大线程数R_max，如果是则执行步骤3)，不是则提示所述申请线程数R超范围；

3)通过安全性算法对分配所述申请线程数R的所述进程集合的安全性进行验证，如果验证通过，则执行步骤4)；

4)获取更新后的所述性能S_n+1并比较更新前所述性能S_n和更新后的所述性能S_n+1，如果所述性能S_n+1大于所述性能S_n，则执行步骤2)，如果所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，则执行步骤5)，

5)取所述性能S_n所对应的申请线程数R作为目标申请线程数。

2.根据权利要求1所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，所述步进量U_m＝k×U，其中k为系数，U为单位步进量；

10)当所述性能S_n+1小于等于所述性能S_n，比较k值与设定阈值，如果k大于所述设定阈值，则执行步骤20)，如果k小于等于所述设定阈值，则取所述性能所对应的申请线程数作为目标申请线程数，

20)以所述单位步进量U更新R＝R_n+1-W×U，

30)并获取相应的更新后的性能S_n+1+W，并比较性能S_n+1+W与性能S_n+W，如果所述性能S_n+1+W大于等于所述性能S_n+W，则执行步骤40)，如果所述性能S_n+1+W小于所述性能S_n+W，则执行步骤50)；

40)更新W＝W+1，执行步骤20)，

50)取所述性能S_n+W所对应的申请线程数作为目标申请线程数。

3.根据权利要求1或2所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，获取系统的剩余资源A包括：获取已分配给全部进程的已分配资源P_总，进一步利用系统全部资源a减去所述已分配资源P_总获取所述剩余资源A。

4.根据权利要求1或2所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，初始的所述申请线程数取进程运行所需要的最小线程数R_min。

5.根据权利要求1或2所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，判断所述申请线程数R能否被所述剩余资源A满足包括：获取进程的已分配资源P_i，根据所述申请线程数R和所述进程的已分配资源P_i获取进程的需求线程N_i＝R-P_i，判断所述剩余资源A中的元素是否大于等于所述需求线程中对应的元素，如果是则所述申请线程数R能被所述剩余资源A满足。

6.根据权利要求5所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，通过安全性算法对分配所述申请线程数的所述进程集合的安全性进行验证包括：

100)构建剩余资源矩阵L，所述剩余资源矩阵L的初始值为所述剩余资源A；

200)构建进程集合，遍历所述进程集合中的进程，判断是否存在任一进程其需求线程能够被所述剩余资源矩阵L满足，如果存在，则执行300)，否则未通过所述安全性算法的安全性验证；

300)将这一进程从所述进程集合取出，并根据进程的已分配资源P_i更新所述剩余资源矩阵L＝L+P_i，并执行200)；

400)循环执行进程数次，判断所述进程集合是否为空，为空则通过所述安全性算法的安全性验证，不为空则未通过所述安全性算法的安全性验证。

7.根据权利要求1或2所述的一种动态调整线程数的方法，其特征在于，记录所述目标申请线程数，后续所述进程集运行时，读取记录的所述目标申请线程数，按照所述目标申请线程数分配进程数。

8.一种动态调整线程数的装置，其特征在于，包括处理单元、存储单元以及总线单元，所述总线单元连接所述处理单元和所述存储单元，所述存储单元存储至少一条指令，所述处理单元执行所述指令实现如权利要求1-7任一所述的动态调整线程数的方法。

9.一种动态调整线程数的存储介质，其特征在于，存储至少一条指令，执行所述指令实现如权利要求1-7任一所述的动态调整线程数的方法。

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