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
Показанная схема синхронизации на завершении потоков не является примитивом синхронизации и не требует использования таковых, но она выводит нас на еще один тип примитивов — барьер.
Барьер
Барьер как раз и предназначен для разрешения выше обозначенной проблемы — ожидания условия достижения несколькими заданными потоками точки синхронизации. Достигнув этой точки, потоки освобождаются «одновременно» и уже с этой точки продолжают свое независимое развитие. «Классическая» схема использования барьера (именно в таком качестве он чаще всего и используется), неоднократно приводимая в описаниях, выглядит так (мы уже много раз использовали ее в примерах кода):
static pthread_barrier_t bfinish;
void* threadfunc(void* data) {
// потоки что-то делают ...
pthread_barrier_wait(&bfinish);
return NULL;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
int N = ...; // будем создавать N идентичных потоков
if (pthread_barrier_init(&bfinish, NULL, N + 1) != EOK)
perror("barrier init"), exit(EXIT.FAILURE);
for (int i = 0; i < N; i++)
if (pthread_create(NULL, NULL, threadfunc, NULL) != EOK)
perror("thread create"), exit(EXIT_FAILURE);
pthread_barrier_wait(&bfinish);
}Очевидно, что по функциональности эта схема мало отличается от ожидания завершения потоков на
pthread_join()pthread_join()pthread_barrier_wait()Но если бы различие двух схем только на том и заканчивалось, то, возможно, нецелесообразно было бы вводить новый механизм барьеров. Однако техника использования барьеров шире, она может быть использована, например, когда нужно, чтобы, напротив, последовательно создаваемые потоки (в цикле порождающего потока) стартовали на исполнение «одновременно» (особенно это характерно тогда, когда дочерние потоки создаются с более высоким приоритетом, чем порождающий):
static pthread_barrier_t bstart;
void* threadfunc(void* data) {
// все потоки после создания должны "застрять" на входном барьере,
// чтобы потом одновременно "сорваться" в исполнение...
pthread_barrier_wait(&bstart);
// ... выполнение ...
return NULL;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
...
int N = ...; // будем создавать N идентичных потоков
if (pthread_barrier_init(&bstart, NULL, N) != EOK)
perror("barrier init"), exit(EXIT_FAILURE);
for (int i = 0; i < nthr; i++) {
if (pthread_create(NULL, NULL, threadfunc, NULL) != EOK)
perror("thread create"), exit(EXIT_FAILURE);
}
...
}Обратите внимание на параметр количества ожидающих на барьере потоков при его инициализации: здесь он на единицу меньше.
Применение барьеров подробно описано в литературе [1], поэтому мы не будем специально останавливаться на этом элементе синхронизации, тем более что это один из наиболее простых в применении элементов.
По непонятным причинам документация QNX [8] причисляет барьеры к элементам синхронизации ядра, однако никаких средств native API QNX, предназначенных для работы с барьерами, документация не описывает, а заголовочный файл
<pthread.h>pthread_barrier_t
typedef struct {
unsigned int barrier;
unsigned int count;
pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t bcond;
} pthread_barrier_t;Выводы можно сделать самостоятельно.
Также несколько загадочно выглядит тот факт, что согласно документации QNX 6.2.1 все функции работы с барьером и его атрибутами описаны в заголовочном файле
<pthread.h>pthread_barrier_wait()pthread_barrierattr_setpshared()<sync.h><pthread.h><sync.h>Операции с барьерами
Параметры барьера
Следующие функции инициализируют и разрушают блок параметров барьера:
int pthread_barrierattr_init(pthread_barrierattr_t* attr);
int pthread_barrierattr_destroy(pthread_barrierattr_t* attr);Функция инициализации возвращает следующие значения:
EOK
ENOMEMФункция разрушения атрибутов объекта возвращает значения:
EOK
EINVALattrПараметры барьера описываются типом
pthread_barrierattr_t
