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基于线程池和任务队列的高效任务管理系统设计与实现

前言

内核中进程和线程是等同的概念。不过在我们的系统中，缓慢地销毁和创建进程导致资源利用率低下。创新性地让进程不会销毁，而是等待新的任务到来，这种思路能显著提升系统性能。

设计思路

我们面临以下问题：

解决方案

核心实现

代码概述

以下代码展示了系统的主要模块：

• 线程池创建：Create_Pthread_Node() 初始化休闲线程池。
• 系统初始化：PthreadPool_system_init() 初始化所有相关数据结构。
• 任务管理：Task_Manager() 接收新连接并分配任务。
• 线程管理：Thread_Manager() 调度线程完成任务。
• 任务检测：monitor() 检测系统状态。

数据结构定义

typedef struct task_node {    pthread_t tid;    int flag; // 1:忙碌, 2:空闲    struct task_node *next;    void *(*fun)(void *arg);    void *arg;} TASK_NODE;typedef struct task_queue {    pthread_mutex_t mutex;    pthread_cond_t cond;    struct task_node *head;    struct task_node *rear;    int size;} TASK_QUEUE;typedef struct pthread_node {    pthread_t tid;    pthread_cond_t cond;    pthread_mutex_t mutex;    struct pthread_node *prev;    struct pthread_node *next;    int flag; // 0:空闲, 1:忙碌    struct task_node *work;} PTHREAD_NODE;typedef struct pthread_queue {    struct pthread_node *head;    struct pthread_node *rear;    pthread_mutex_t mutex;    pthread_cond_t cond;    int size;} PTHREAD_QUEUE;

系统初始化与运行

核心模块

void PthreadPool_system_init() {    // 初始化相关数据结构，创建初始线程池    pthread_leisure_queue = (PTHREAD_QUEUE *)malloc(sizeof(PTHREAD_QUEUE));    // ...其余初始化代码    Create_Pthread_Node();}

2. 任务检索与分配：

void *prcoess_client(void *ptr) {    // 处理具体业务逻辑    // ptr 为 socket 描述符    if (recv(fd, buff, sizeof(buff), 0)) {        // 接收数据        // 处理成功        send(...)        // 关闭连接    }    // 任务完成后返回}

总体架构

系统采用双层池结构，既有休闲线程池再也有忙碌线程池，两者通过条件信号和互斥锁实现高效调度。内部采用双向链表管理线程和任务，确保任务分配效率。通过监控机制实时检测系统状态，提升资源利用率。

技术优势

• 可扩展性强：线程池和任务队列模块化设计，便于扩展和维护。
• 资源利用率高：减少线程频繁创建销毁带来的开销。
• 系统稳定性好：任务分配均衡，减少资源竞争。

开发环境与依赖

- 内核版本 ≥ 2.6- پ 당시支持_POSIX_CPUTIMEić	action- ancient snd_msf大一页依赖-Hierarchytarget环境

需要进一步优化和补充完善，以满足实际开发需求。