QNX/UNIX: Анатомия параллелизма
QNX/UNIX: Анатомия параллелизма читать книгу онлайн
Книга адресована программистам, работающим в самых разнообразных ОС UNIX. Авторы предлагают шире взглянуть на возможности параллельной организации вычислительного процесса в традиционном программировании. Особый акцент делается на потоках (threads), а именно на тех возможностях и сложностях, которые были привнесены в технику параллельных вычислений этой относительно новой парадигмой программирования. На примерах реальных кодов показываются приемы и преимущества параллельной организации вычислительного процесса. Некоторые из результатов испытаний тестовых примеров будут большим сюрпризом даже для самых бывалых программистов. Тем не менее излагаемые техники вполне доступны и начинающим программистам: для изучения материала требуется базовое знание языка программирования C/C++ и некоторое понимание «устройства» современных многозадачных ОС UNIX.
В качестве «испытательной площадки» для тестовых фрагментов выбрана ОСРВ QNX, что позволило с единой точки зрения взглянуть как на специфические механизмы микроядерной архитектуры QNX, так и на универсальные механизмы POSIX. В этом качестве книга может быть интересна и тем, кто не использует (и не планирует никогда использовать) ОС QNX: программистам в Linux, FreeBSD, NetBSD, Solaris и других традиционных ОС UNIX.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
rescheduling = 3.99939
calculating = 5.06343
evaluation = 4.96956
# t1 -n5 -p51 -a512 -t1
Single-thread evaluation, priority level: 51
rescheduling = 3.99939
calculating = 4.94502
evaluation = 4.94511
# t1 -n5 -р51 -a512 -t11
Multi-thread evaluation, thread number = 11, priority level: 51
rescheduling = 3.99939
calculating = 4.94554
evaluation = 4.94549
# t1 -n5 -p51 -a512 -t111
Multi-thread evaluation, thread number = 111, priority level: 51
rescheduling = 3.99939
calculating = 5.02755
evaluation = 4.94487
# t1 -n5 -p51 -a30000 -t10000
Multi-thread evaluation, thread number = 10000, priority level: 51
rescheduling = 3.99939
calculating = 4.94575
evaluation = 5.31224Краткий и, возможно, несколько парадоксальный итог этого теста может звучать так: при достаточно высоком уровне приоритета (выше 12–13, когда на его выполнение не влияют процессы обслуживания клавиатуры, мыши и др.) время выполнения в «классическом» последовательном коде и в многопоточном коде (где несколько тысяч потоков!) практически не различаются. Различия не более 8%, причем в обе стороны, что мы склонны считать «статистикой эксперимента». К обсуждению этого якобы противоречащего здравому смыслу феномена мы еще вернемся.
А пока посмотрим на текст примера, что и является нашей главной дачей. Обсуждаемое приложение вполне работоспособно в QNX с большой вероятностью в большинстве других UNIX-систем, но в Linux оно завершится аварийно. Причина этого кроется в операторах
int id = pthread_self() - 2;
trtime[id].s = ...Это дает повод лишний раз обратиться к вопросу «POSIX-совместимости». POSIX описывает, что TID потока присваивается: а) в рамках процесса, которому принадлежит поток; б) начиная со значения 1, соответствующего главному потоку приложения. В Linux, выполняющем и
pthread_create()fork()_clone()Этот момент сам по себе достаточно интересен, поэтому остановимся на нем подробнее, для чего создадим простейший программный тест [22]:
#define TCNT 10
void * test(void *in) {
printf("pid %ld, tid %ldn", getpid(), pthread_self());
return NULL;
}
int main(int argc, char **argv, char **envp) {
pthread_t tld[TCNT];
int i, status;
for (i=0; i < TCNT; i++) {
status = pthread_create(&tid[i], NULL, test, NULL);
if (status != 0)
err(EXIT_FAILURE, "pthread_create()");
}
return(EXIT_SUCCESS);
}Результаты выполнения этого теста в нескольких POSIX-совместимых ОС различны и весьма красноречивы:
$ uname -sr Linux 2.4.21-0.13mdk
$ ./test_pthread
pid 2008, tid 16386
pid 2009, tid 32771
pid 2010, tid 49156
pid 2011, tid 65541
pid 2012, tid 81926
pid 2013, tid 98311
pid 2014, tid 114696
pid 2015, tid 131081
pid 2016, tid 147466
pid 2017, tid 163851А вот результат эволюции в направлении POSIX при переходе от ядра Linux 2.4.x к 2.6.x (алгоритм формирования TID все еще остается загадочным, но уже выполняются требования POSIX о выделении TID в рамках единого PID):
$ uname -sr Linux 2.6.3-7mdk
$ ./test_pthread
pid 13929, tid 1083759536
pid 13929, tid 1092156336
pid 13929, tid 1100549040
pid 13929, tid 1108941744
pid 13929, tid 1117334448
pid 13929, tid 1125727152
pid 13929, tid 1134119856
pid 13929, tid 1142512560
pid 13929, tid 1150905264
pid 13929, tid 1159297968И наконец, тот же тест, выполненный в QNX 6.2.1:
# uname -a
QNX home 6.2.1 2003/01/08-14.50:46est х86рс x86
# ptid
pid 671779, tid 2
pid 671779, tid 3
pid 671779, tid 4
pid 671779, tid 5
pid 671779, tid 6
pid 671779, tid 7
pid 671779, tid 8
pid 671779, tid 9
pid 671779, tid 10
