准备学习boost::fiber库

写在前面

虽然我的人生并不是可控的，但这些年我的方向基本上还是在并行计算相关的底层，算是有几分幸运。虽然学了许多知识，但我清楚，有一样技术，我感兴趣，世界也很需求，但是好像人们并不是真正关注和理解。

未来的世界需要的是一种随时停止的纤程。
这个一会我再解释。

我与kimi进行了激烈的讨论，了解了一些问题。
先说结论：最终它的建议是，我们可以试试boost::fiber。

我的需求和来源

之前的工作中，研究和维护Intel的Flex Ran，有近3年的时间。
我自己认为，是学到许多知识。
以前在Windriver是站在操作系统os的视解来思考问题；
但是Flex Ran 给了我另一种视角。
例如，每500us，有25个微任务（也要task），需要微内核来调度，当然这个微内核就是flexran的调度器。是一个用户面程。
核隔离，巨页内存，亲和性，dpdk(驱动运行于用户面),整个这套体系，都是运行于用户面，而不是利用操作系统来调度。

这些想法，我认为是超前的，也是很有价值的。当然，intel的问题，在于其目的的不存粹：总是想着与其服务器绑定，到处是avx512 的代码，这些是它的问题，这里我们不关注，因为与并行计算的需求无关。

另一个严重的问题，以前我可能提到过，是intel的服务器围绕不会产生错误数据存到硬盘上这一互联网理念来实现，这种观念是严重不符合通信、自动驾驶，这些当代实时并行计算的边缘计算的领域的！
这些领域实时性要求远高于数据正确性。
这个我们不展开说了。

但是，我们再回到基本问题：如何停止一个微任务呢？
FlexRan并没有给出合理的答案。

现状：如何停一个纤程

我很关注一件事，以windows的纤程为例，如果在一个一程中，有15个纤程，这15个纤程之间的调度，是如何实现的？能否做到，如果我发现一个纤程，占用的时间过长，已经处理超时，没有必要再运算下去，而直接由调度器参与，停止这个纤程，等下一帧数据到达后，这个纤程还能与其它的纤程一起协同工作？

kimi的回答：

在Windows系统中，纤程（Fiber）的调度是通过程序员手动控制的，而不是由操作系统内核调度。这意味着，在一个线程中的15个纤程之间的调度需要开发者自己编写代码来实现。以下是如何实现纤程调度以及处理纤程超时的机制：

1. 纤程的调度：

   • 在Windows中，纤程的调度是通过SwitchToFiber函数实现的。这个函数允许你在不同的纤程之间进行切换。例如，如果你有一个主纤程和多个工作纤程，你可以在主纤程中根据需要调用SwitchToFiber来切换到不同的工作纤程。

2. 纤程的停止和恢复：

   • 如果你发现一个纤程占用时间过长，你可以通过检查纤程执行的时间来判断是否超时。如果纤程超时，你可以选择不切换到该纤程，而是切换到其他纤程。纤程本身并没有内置的停止机制，但是你可以通过编程逻辑来控制纤程的执行流程。例如，你可以设置一个标志变量来指示纤程是否应该继续执行，然后在纤程的执行逻辑中检查这个标志。

3. 纤程的协同工作：

   • 纤程可以与同一线程中的其他纤程协同工作。当一个纤程完成其任务后，可以通过SwitchToFiber函数切换到另一个纤程。如果纤程需要等待下一帧数据到达，它可以主动切换回主纤程或另一个纤程，然后在适当的时候再次被切换回来执行。

4. 纤程的删除：

   • 如果一个纤程不再需要，可以使用DeleteFiber函数来删除它。需要注意的是，如果当前正在运行的纤程调用DeleteFiber，将会导致它所在的线程退出。

5. 纤程的上下文切换：

   • 纤程的上下文切换是通过SwitchToFiber函数显式进行的，这意味着纤程的调度完全由程序员控制。这与内核线程的调度不同，后者是由操作系统内核根据线程的优先级和调度策略自动进行的。

总结来说，纤程的调度和超时处理需要开发者自己通过编程逻辑来实现。纤程提供了一种在用户模式下进行线程调度的机制，使得开发者可以更细粒度地控制任务的执行流程，但这也意味着需要更多的编程工作来管理纤程的生命周期和调度。

这个回答的问题

这个回答，无非是相信每个被管对象都国王：不会犯错。
这显然是不成立的。
实际上，我们翻看许多书，许多互联网的内容，都有这样的问题：人们一代代继承着明显违背最基本常识的观点：如果每个纤程都不犯错，还需要调度者吗？
显然,kimi的回答，很大程度上，是吸收了这种见什么人唱什么歌的说法。

问题的本质

问题的本质，是如何在和平的条件下，直接reset一个纤程的指针。
这句话分为两个场景，一个是如果时间片分得很细，在一个线程中，比如每个转轮，所有的用户纤程和调度纤程，都能公平得到调度（这其实是有点困难，但我们先假定这可以成立，因为这个假定是合理的，因为这个假定与当前两个角色无关），那么调度者能够判断哪个业务纤程超时了，从而将这个纤程的栈指针reset到开始的位置，也就是将当前帧数据抛弃。
第二个场景是这个超时的纤程是活跃的，正在运行中的。这种情况下的超时，这个我们暂时不做考虑。因为我们先假定前面我们说的那个强行调度的管理者，是有效的。不会允许任何一个可能跑飞的纤程长时间有运行权。
所以，问题的本质就变成了，reset栈指针。

为什么没有人做这件事

OS是无法实现这个需求的。因为OS强调着一切计算机学科里的理论，例如生命周期。reset 一个线程的栈指针，将导致未预期和未定义的行业。
是什么意思呢?意思是，决定者和执行者，在做了这件事之后，将不清楚自己是否能幸存。
OS是很脆弱的程序，它的稳健来自于它坚决地尊守这些信条。因为线程的栈的维护，是由OS来实现的，它如果任意移动，这显然，是破坏了冯.诺伊曼 模型最起码的基础。

但是，在客观世界，有这样的需求。
这个需求在未来只会越来越强烈。

比如，我为什么坚持每周抽一点时间给孩子讲课，其中一个原因是老师，必须坚持绝对正确。
但是，许多题，在特定的场景中，是有很多规则之外的解决办法的。
对于这些选择题来说，这些看似并不严谨的办法，给让你在最短的时间得到正确的答案。
我这么解释，可能您是能理解的。

在一个受保护环境中

能否我们换一种问法，假如调度者能够感知道某个纤程超时，它有能力将这个纤程冻结，并且将其调用栈的指针重置于纤程起始，等下一轮的数据到达。这个过程中是和平交接的，没有异常出现。不需要，也绝不应当由异常来处理。因为异常的设计与这种需求无关。异常也无法保证实时性，它只能将事情搞得更糟糕。我想了解一下，是否有这样的技术。

然后得到这样的信息，我计划研究一下：

根据您的需求，您想要实现的是在纤程（Fiber）执行超时后，能够由调度器和平地冻结纤程，并将纤程的调用栈指针重置到纤程起始位置，以便在下一轮数据到达时纤程可以继续执行。这种需求可以通过用户态的纤程库来实现，而不是依赖于操作系统内核的异常处理机制。

在Linux系统中，虽然没有直接提供与Windows纤程相同的机制，但是可以通过一些用户态的纤程库来实现类似的功能。例如，C++ Boost库中的纤程（Fiber）提供了轻量级的用户态线程，可以实现协程的功能，并可以通过中断或等待的方式控制纤程的执行时间
。

具体来说，可以使用Boost库中的boost::fibers::future和boost::fibers::promise来实现超时控制。首先，创建一个promise对象，并通过get_future()方法获取与之关联的future对象。在纤程中使用boost::fibers::future::wait_for()方法来等待future对象的完成状态，并设置等待的最大时间。如果纤程执行超时，可以通过fiber.interrupt()方法中断纤程

。

此外，还可以通过纤程调度器（Fiber Scheduler）接口实现阻塞操作的异步行为。纤程调度器允许在阻塞操作发生时插入异步行为，类似于带有反转的回调：当异步回调被执行时，主阻塞方法不会运行

。

在实现纤程调度器时，可以通过维护纤程的状态来确保纤程不会被同时调度多次，并在纤程超时时将其状态设置为暂停或重置，从而实现纤程的和平交接

。

综上所述，通过使用用户态纤程库和纤程调度器，可以实现您所描述的需求，即在纤程超时后由调度器和平地冻结纤程，并在下一轮数据到达时纤程可以继续执行，而不需要依赖于操作系统内核的异常处理机制。