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
return (ClockCycles() - tb) * 1000 / cps;
}
const int MSGLEN = 80;
// потоковая функция сервера:
void* server(void* chid) {
int rcvid;
char message[MSGLEN];
while (true) {
rcvid = MsgReceive((int)chid, message, MSGLEN, NULL);
sprintf(message + strlen(message), "[%07llu] ... ", mark());
delay(TEMP); // имитация обслуживания
sprintf(message + strlen(message), [%07llu]->", mark());
MsgReply(rcvid, EOK, message, strlen(message) + 1);
}
return NULL;
}
// потоковая функция клиента:
void* client(void* data) {
while (true) {
char message[MSGLEN];
sprintf(message, "%d:t[%07llu]->", pthread_self(), mark());
MsgSend((int)data, message, strlen(message) + 1, message, MSGLEN);
sprintf(message + strlen(message), "[%07llu]", mark());
cout << message << endl;
static unsigned int seed = 0;
delay(numclient*(((long)rand_r(&seed ) * TEMP / RAND_MAX) + TEMP));
// имитация вычислений...
}
return NULL;
}
int main(int argc, char** argv) {
// 1-й параметр - число потоков клиентов:
if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0)
numclient = atoi(argv[1]);
tb = ClockCycles();
int chid = ChannelCreate(0);
if (pthread_create(NULL, NULL, server, (void*)chid) != EOK)
perror("server create"), exit(EXIT_FAILURE);
for (int i = 0; i < numclient; i++)
if (pthread_create(NULL, NULL, client,
(void*)ConnectAttach(0, 0, chid, _NTO_SIDE_CHANNEL, 0)) != EOK)
perror("client create"), exit(EXIT_FAILURE);
sigpause(SIGINT);
return EXIT_SUCCESS;
}Все происходит в рамках единого процесса:
• Создается единый поток сервера, ожидающий сообщений от клиентов и отвечающий на них.
• Создается N потоков клиентов (задается параметром командной строки запуска приложения), которые будут обращаться к серверу.
• К одному каналу сервера устанавливается N соединений от клиентов.
• Канал прослушивания для сервера и идентификаторы соединений для клиентов сознательно создаются в главном потоке (т.e. вне потоков, которые их будут использовать); их значения поступают в потоки (сервера и клиентов) как параметры потоковых функций (трюк с подменой целочисленных значений на указатели мы рассматривали ранее).
• Сообщение продвигается от клиента к серверу и обратно к клиенту; в ходе пересылки объем сообщения нарастает: оно образуется конкатенацией полей, добавляемых последовательно клиентом, сервером и снова клиентом.
• В результате полного цикла обмена сообщением в теле самого сообщения формируется текст, содержащий 5 последовательных полей — идентификатор потока клиента (обращающегося с сообщением) и 4 абсолютные временные метки (в миллисекундах): передачи сообщения клиентом, приема сообщения сервером (начало обработки), ответа на сообщение сервером (конец обработки), приема ответа клиентом.
Запустим полученное приложение, например, так:
# n1 5И прежде чем обсуждать результаты его работы, понаблюдаем состояния (блокировки) его потоков командой
pidin
5546027 1 ./n1 10r SIGSUSPEND
5546027 2 ./n1 10r NANOSLEEP
5546027 3 ./n1 10r NANOSLEEP
5546027 4 ./n1 10r SEND 5546027
5546027 5 ./n1 10r REPLY 5546027
5546027 6 ./n1 10r NANOSLEEP
5546027 7 ./n1 10r NANOSLEEP
5730347 1 ./n1 10r SIGSUSPEND
5730347 2 ./n1 10r RECEIVE 1
5730347 3 ./n1 10r NANOSLEEP
5730347 4 ./n1 10r NANOSLEEP
5730347 5 ./n1 10r NANOSLEEP
5730347 6 ./n1 10r NANOSLEEP
5730347 7 ./n1 10r NANOSLEEPА теперь рассмотрим результаты выполнения (на меньшем числе потоков клиентов, которое легче анализировать):
# n1 3
3: [0000000]->[0000000] ... [0000501]->[0000501]
4: [0000000]->[0000501] ... [0001003]->[0001003]
5: [0000000]->[0001003] ... [0001505]->[0001505]
3: [0002003]->[0002003] ... [0002504]->[0002505]
5: [0003462]->[0003462] ... [0003964]->[0003964]
4: [0003485]->[0003964] ... [0004466]->[0004466]
3: [0005017]->[0005017] ... [0005518]->[0005518]
5: [0005624]->[0005624] ... [0006126]->[0006126]
4: [0006741]->[0006741] ... [0007243]->[0007243]
