workq_thread_reset_pri vs bsdthread_set_self 調(diào)用鏈路對比

概述

本文檔對比分析 XNU 內(nèi)核中兩個核心線程優(yōu)先級調(diào)整函數(shù)的完整調(diào)用鏈路：

  • workq_thread_reset_pri - 工作隊列優(yōu)先級重置（由內(nèi)核調(diào)度器調(diào)用）
  • bsdthread_set_self - BSD 線程自我設(shè)置（由 bsdthread_set_self 系統(tǒng)調(diào)用觸發(fā)）

分析范圍：僅針對 workqueue 線程（GCD 工作線程）

相關(guān)文件：

1. workq_thread_reset_pri 完整調(diào)用鏈路

workq_thread_reset_pri(wq, uth, req, unpark)
    │
    ├─? uth->uu_workq_pri = WORKQ_POLICY_INIT(qos)              [pthread_workqueue.c:710]
    │       └─? 設(shè)置 uth->uu_workq_pri.qos_req, qos_relprio
    │
    ├─? uth->uu_workq_flags &= ~UT_WORKQ_OUTSIDE_QOS           [pthread_workqueue.c:711]
    │
    └─? thread_set_preadopt_thread_group(th, tg)               [pthread_workqueue.c:819]
            │
            ├─? splsched()                                      關(guān)閉中斷
            │
            ├─? thread_lock(thread)                             獲取 thread lock
            │
            ├─? thread_compute_resolved_thread_group(...)        計算 resolved thread_group
            │
            ├─? thread_group_retain(tg)                         增加引用計數(shù)
            │
            ├─? thread_group_deallocate_safe(old_tg)            釋放舊 thread_group
            │
            ├─? thread->preadopt_thread_group = tg              [thread_group.c:928-935]
            │       └─? 設(shè)置preadopt_thread_group
            │
            ├─? thread->thread_group = resolved_tg              [thread_group.c:948+]
            │       └─? **修改 thread->thread_group**
            │
            ├─? thread_unlock(thread)
            └─? splx(s)

繼續(xù)：thread_set_workq_pri 分支

workq_thread_reset_pri
    └─? thread_set_workq_pri(th, qos, priority, policy)        [pthread_workqueue.c:822]
            │
            ├─? splsched()
            ├─? thread_lock(thread)
            │
            ├─? proc_set_thread_policy_spinlocked(..., TASK_POLICY_QOS_AND_RELPRIO, ...)
            │       │
            │       ├─? thread_set_requested_policy_spinlocked(...)  [thread_policy.c:2054]
            │       │       │
            │       │       └─? thread->requested_policy.thrp_qos = value     [thread_policy.c:2130]
            │       │       └─? thread->requested_policy.thrp_qos_relprio = v2 [thread_policy.c:2131]
            │       │       └─? thread->requested_policy = requested         [thread_policy.c:2200]
            │       │
            │       └─? thread_policy_update_spinlocked(...)       [thread_policy.c:1597]
            │               │
            │               └─? thread_policy_update_internal_spinlocked(...) [thread_policy.c:1623]
            │                       │
            │                       ├─? thread_update_qos_cpu_time_locked()
            │                       │       └─? thread->vtimer_qos_save = ...
            │                       │
            │                       ├─? thread->effective_policy = next       [thread_policy.c:1844]
            │                       │       └─? **修改 effective_policy**
            │                       │
            │                       ├─? thread_recompute_priority(thread)    [thread_policy.c:1054]
            │                       │       │
            │                       │       └─? sched_set_thread_base_priority(thread, priority) [priority.c:285]
            │                       │               │
            │                       │               ├─? thread->req_base_pri = priority      [priority.c:297]
            │                       │               ├─? thread->base_pri = priority          [priority.c:301]
            │                       │               │       └─? **修改 thread->base_pri**
            │                       │               │
            │                       │               └─? thread_recompute_sched_pri(...)      [priority.c:383]
            │                       │                       │
            │                       │                       └─? set_sched_pri(thread, new_priority) [sched_prim.c:5898]
            │                       │                               │
            │                       │                               ├─? thread_run_queue_remove(thread) [sched_prim.c:5930]
            │                       │                               │       └─? **可能觸發(fā) runqueue 遷移**
            │                       │                               │
            │                       │                               ├─? thread->sched_pri = new_priority   [sched_prim.c:5933]
            │                       │                               │       └─? **修改 thread->sched_pri**
            │                       │                               │
            │                       │                               └─? thread_run_queue_reinsert(...)     [sched_prim.c:5956]
            │                       │
            │                       └─? [turnstile 更新: pend_token->tpt_update_turnstile]
            │
            ├─? proc_set_thread_policy_spinlocked(..., TASK_POLICY_QOS_WORKQ_OVERRIDE, ...)
            │       └─? 清除 workq override
            │
            ├─? thread_unlock(thread)
            └─? splx(s)

2. bsdthread_set_self 完整調(diào)用鏈路

bsdthread_set_self(p, th, priority, voucher, flags)
    │
    └─? workq_lock_spin(wq)                                   [pthread_workqueue.c:2472]
            └─? os_unfair_lock_lock_with_options(&wq->wq_lock, 0)

繼續(xù)：workq_thread_update_bucket 分支

bsdthread_set_self
    └─? workq_thread_update_bucket(p, wq, uth, old_pri, new_pri, force_run)
            │
            ├─? wq->wq_thactive_bucket_priority[...] += delta    [pthread_workqueue.c]
            │       └─? **修改 wq->wq_thactive_bucket_priority[]**
            │
            ├─? wq->wq_constrained_threads_scheduled++/--        [pthread_workqueue.c:2498,2503]
            │       └─? **修改 wq_constrained_threads_scheduled**
            │
            └─? _wq_cooperative_queue_scheduled_count_dec/inc()  [pthread_workqueue.c:2507,2508]
                    └─? **修改 cooperative 計數(shù)**

bsdthread_set_self
    └─? workq_unlock(wq)                                      [pthread_workqueue.c:2520]
            └─? os_unfair_lock_unlock(&wq->wq_lock)

繼續(xù)：thread_policy_set_internal 分支

bsdthread_set_self
    └─? thread_policy_set_internal(th, THREAD_QOS_POLICY, ...)  [pthread_workqueue.c:2535]
            │
            ├─? thread_mtx_lock(thread)                        [thread_policy.c:350]
            │
            ├─? [THREAD_QOS_POLICY case]                       [thread_policy.c:591-618]
            │       │
            │       └─? proc_set_thread_policy_locked(...)
            │               │
            │               └─? proc_set_thread_policy_spinlocked(...)
            │                       │
            │                       ├─? thread_set_requested_policy_spinlocked(...)
            │                       │       └─? thread->requested_policy.thrp_qos = value
            │                       │       └─? thread->requested_policy.thrp_qos_relprio = value2
            │                       │
            │                       └─? thread_policy_update_internal_spinlocked(...)
            │                               │
            │                               ├─? thread->effective_policy = next
            │                               ├─? thread_recompute_priority(...)
            │                               │       └─? sched_set_thread_base_priority(...)
            │                               │               └─? thread_recompute_sched_pri(...)
            │                               │                       └─? set_sched_pri(...)
            │                               │                               ├─? thread_run_queue_remove (可能)
            │                               │                               ├─? thread->sched_pri = ...
            │                               │                               └─? thread_run_queue_reinsert (可能)
            │                               │
            │                               └─? [turnstile 更新]
            │
            └─? thread_mtx_unlock(thread)

3. 修改變量完整對比

3.1 uthread 結(jié)構(gòu)體

變量 workq_thread_reset_pri bsdthread_set_self
uu_workq_pri ? 完整替換 [710] ? qos_req/qos_override [2475,2488]
uu_workq_flags ? 清除 UT_WORKQ_OUTSIDE_QOS [711] ?
uu_kqr_bound ? ? 可能解綁 [2379]
uu_save.park_data ? [714-716] ?

3.2 thread 結(jié)構(gòu)體

變量 workq_thread_reset_pri bsdthread_set_self
preadopt_thread_group ? 設(shè)置/清除 [928-935] ?
thread_group ? 設(shè)置 resolved_tg [948+] ?
requested_policy.thrp_qos ? [2130] ? [615]
requested_policy.thrp_qos_relprio ? [2131] ? [616]
effective_policy ? [1844] ? [1844]
base_pri ? [301] ? [301]
sched_pri ? [5933] ? [5933]
voucher ? ? [2544]

3.3 workqueue 結(jié)構(gòu)體

變量 workq_thread_reset_pri bsdthread_set_self
wq_constrained_threads_scheduled ? ? [2498,2503]
wq_thactive_bucket_priority[] ? (間接) ?
wq_cooperative_queue_scheduled_count ? ? [2507,2508]

4. 關(guān)鍵差異總結(jié)

操作 workq_thread_reset_pri bsdthread_set_self
thread_group/preadopt_thread_group ? ?
os_unfair_lock (wq) ? ?
thread_run_queue_remove ? (可能) ?
workq_thread_update_bucket ? (間接) ? (直接)
voucher 設(shè)置 ? ?

性能影響

  • workq_thread_reset_pri：更重量級，涉及 thread_group 操作和可能的 runqueue 遷移
  • bsdthread_set_self：更輕量，僅修改 QoS 策略和 wq 計數(shù)

5. 適用場景

函數(shù) 調(diào)用場景 用途
workq_thread_reset_pri 內(nèi)核工作隊列調(diào)度 工作線程取新任務(wù)時調(diào)整優(yōu)先級
bsdthread_set_self 用戶態(tài) API 調(diào)用 GCD _pthread_set_properties_self() 設(shè)置 QoS

6. 參考調(diào)用命令

# 反匯編 workq_thread_reset_pri
lldb -b -o "target create --arch arm64e \"$KDK\"" -o "dis -n workq_thread_reset_pri -c 200"

# 反匯編 thread_set_preadopt_thread_group
lldb -b -o "target create --arch arm64e \"$KDK\"" -o "dis -n thread_set_preadopt_thread_group -c 200"

# 反匯編 thread_set_workq_pri
lldb -b -o "target create --arch arm64e \"$KDK\"" -o "dis -n thread_set_workq_pri -c 100"

# 反匯編 bsdthread_set_self
lldb -b -o "target create --arch arm64e \"$KDK\"" -o "dis -n bsdthread_set_self -c 300"

# 反匯編 set_sched_pri
lldb -b -o "target create --arch arm64e \"$KDK\"" -o "dis -n set_sched_pri -c 80"
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