Jak zagłodzić Timer?

Home

Okazuje się, że bardzo prosto, ale zacznijmy od początku. Niedawno zakończyłem pracę nad serwerem zajmującym się wykonywaniem tzw. zadań wsadowych. Definicje zadań do wykonania pobierane są z bazy danych, a w danym momencie może działać wiele serwerów. Każdy serwer rezerwuje sobie swoje zadania na pewien kwant czasu. Po upływie tego czasu inne serwery mają prawo przejąć to zadanie. Może się tak zdarzyć na przykład jeśli jakiś serwer ulegnie awarii. Jeśli wykonanie danego zadania zajmuje więcej czasu niż czas rezerwacji to serwer musi przedłużyć dzierżawę.

W tym celu stworzyłem komponent, który monitoruje zadania przetwarzane przez serwer i kiedy zbliża się czas wygaśnięcia dzierżawy, przedłuża ją. Komponent ten korzysta z klasy Timer z przestrzeni nazw System.Timers, która co określony kwant czasu generuje zdarzenie. W metodzie obsługującej to zdarzenia nie robię nic innego jak po prostu aktualizuję czas wygaśnięcia dzierżawy. Tyle w telegraficznym skrócie.

W czasie testowania stworzonego rozwiązania zauważyłem, że w niektórych przypadkach czas wygaśnięcia dzierżawy nie jest aktualizowany. Wyglądało na to jakby klasa Timer nie generowała zdarzeń albo generowała je z dużym opóźnieniem! Wbrew pozorom rozwiązanie zagadki okazało się bardzo proste. Otóż klasa Timer generuje zdarzenie Elapse w wątku pochodzącym z puli wątków ThreadPool. Jeśli dodamy do tego fakt, że zadania wsadowe również są wykonywane przez wątki z puli to wszystko staje się oczywiste. Jeśli serwer umieści w puli odpowiednio dużo zadań wsadowych to może okazać sie, że brakuje wątków dla klasy Timer.

Poniżej prosty kod prezentujący ten efekt. Na początku ograniczam liczbę wątków do 10 i zlecam wykonanie 10 zadań. Zanim wszystkie zadania zostaną uruchomione na ekran zostanie wypisanych kilka napisów Hello World from System.Timers.Timer!. Następnie kiedy wszystkie 10 zadań zostanie uruchomionych napis przestanie się pokazywać. Zobaczymy go ponownie kiedy przynajmniej jedno zadanie zostanie zakończone i tym samym zwolni sie jeden wątek.

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    ThreadPool.SetMaxThreads(10, 10);
    
    System.Timers.Timer t = new System.Timers.Timer();
    t.Interval = 1000;
    t.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(t_Elapsed);
    t.Start();

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) =>
            {
              Console.WriteLine("Start " + o);
              Thread.Sleep(10000);
              Console.WriteLine("End " + o);
            }, i);

    Console.ReadLine();
  }

  static void t_Elapsed(object sender, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
  {
    Console.WriteLine("Hello World from System.Timers.Timer!");
  }
}

Taki sam efekt otrzymamy jeśli użyjemy klasy System.Threading.Timer zamiast System.Timers.Timer. Jak można poradzić sobie z tym problemem. Uważam, że są trzy rozwiązania:

• Zliczać liczbę zadań umieszczanych w puli wątków i pilnować aby zawsze, przynajmniej jeden wątek z puli był wolny i mógł być użyty przez klasę Timer. Maksymalną liczbę wątków możemy pobrać przy pomocy metody GetMaxThreads. Jest to jednak podejście sprzeczne z ideą puli wątków, do której wrzucamy zadania do wykonania i nie zastanawiamy się kiedy dokładnie zostanie uruchomione, przez jaki wątek itd.
• Zrezygnować z klasy ThreadPool i samemu zarządzać wątkami.
• Użyć (napisać) zegar odpalający zdarzenia Elapse poza pulą wątków.

W opisie problemu pominąłem Task Parallel Library ponieważ w omawianym przypadku użycie .NET 4.0 nie było możliwe. Szybki test pokazał jednak, że jeśli mógłbym użyć Task Parallel Library to problem nie wystąpiłby. Z tego co wiem Task Parallel Library nie używa klasy ThreadPool, a więc przyczyna problemu nie występuje.