Параллельное и распределенное программирование на С++
Шрифт:
Ошибки
Функция pthread_mutexattr_destroy м ожет завершиться неудачно, если:
[EINVAL ] значение, заданное параметром attr, недействительно.
Функция pthread_mutexattr_init завершится неудачно, если:
[ENOMEM] для инициализации объекта атрибутов м ьютекса недостаточно существующей памяти.
Эти функции не возвра щ ают код ошибки [EINTR].
pthread_mutexattr_destroy, pthread_mutexattr_init — функции разрушения и инициализации объекта атрибутов м ьютекса.
Примеры
Отсутствуют.
Замечания
Отсутствуют.
Логическое обоснование
Для получения общих разъяснений назначения атрибутов см. описание функции pthread_attr_init . Объекты атрибутов позволяют реализациям экспериментировать с полезными расширениями и разрешают использовать расширение этого тома стандарта IEEE Std 1003.1-2001, не изменяя существующих функций. Таким образом, они обеспечивают возможности для будущего расширения этого тома стандарта IEEE Std 1003.1-2001 и уменьшают соблазн преждевременно стандартизировать семантику, которая еще широко не реализована или не до конца понята.
Рассматривалась возможность использования таких дополнительных атрибутов мьютексов, как spin__only, limited spin, no__spin, recursive и metered. (Считаем необходимым разъяснить назначение таких атрибутов, как recursive nmetered: рекурсивные мьютексы позволяют выполнение нескольких повторных блокировок со стороны текущего владельца; мьютексы с регистрирацией фиксируют длину очереди, время ожидания и т.д.) Поскольку еще нет достаточных данных о том, насколько полезны эти атрибуты, в данном томе стандарта IEEE Std 1003.1-2001 они не определены. Однако объекты атрибутов мьютексов позволяют проверить эти идеи на предмет возможной их стандартизации в будущем.
Атрибуты мьютекса и производительность
Необходимо позаботиться о том, чтобы действующие по умолчанию значения атрибутов мьютекса были определены таким образом, чтобы мьютексы, инициализированные этими значениями, имели достаточно простую семантику, согласно которой блокирование и разблокирование можно было бы выполнить с помощью инструкций, эквивалентных операциям тестирования и установки значений (и, возможно, еще некоторых других базовых инструкций).
Существует по крайней мере один метод реализации, который можно использовать для сокращения расходов в период блокирования на проверку того, имеет ли мьютекс нестандартные атрибуты. Один такой метод заключается в том, чтобы предварительно заблокировать любые мьютексы, которые инициализированы нестандартными атрибутами. Любая попытка позже заблокировать такой мьютекс заставит реализацию перейти на «медленный путь», как если бы мьютекс был недоступен; затем реализация могла бы «по-настоящему» заблокировать «нестандартный» мьютекс. Базовая операция разблокировки более сложна, поскольку реализация никогда в действительности не желает освобождать мьютекс, который был предварительно заблокирован. Это показывает, что (в зависимости от оборудования) существует необходимость применения оптимизаций для более эффективной обработки часто используемых атрибутов мьютекса.
Использование общей памяти и синхронизация процессов
Существование функций распределения памяти в этом томе стандарта IEEE Std 1003.1-2001 дает приложению возможность выделять память объектам синхронизации из того раздела, который доступен многим процессам (а следовательно, и потокам многих процессов).
Чтобы реализовать такую возможность при эффективной поддержке обычного (т.е. однопроцессорного) случая, был определен атрибут process-shared.
Если реализация по д держивает опцию _POSIX_THREAD_PROCESS_SHARED, то атрибут process-shared
Для того чтобы объекты синхронизации по у м олчанию создавались в са м ой эффективной фор м е, для атрибута process-shared в качестве стандартного было выбрано значение PTHREAD_PROCESS_PRIVATE. Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_PRIVATE атрибута process-shared, м огут обрабатываться потока м и только в то м процессе, в которо м была выполнена инициализации этих пере м енных. Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_SHARED атрибута process-shared, м огут обрабатываться любым потоком в любом процессе, который имеет к ним доступ. В частности, эти процессы могут существовать независимо от процесса инициализации. Например, следующий код реализует простой семафор-счетчик в общедоступном файле, который может быть использован многими процессами.
/* sem.h */
struct semaphore {
pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t nonzero;
unsigned count;
};
typedef struct semaphore semaphore_t;
semaphore_t *semaphore_create (char *semaphore_name);
semaphore_t *semaphore_open (char *semaphore_name);
void semaphore_post (semaphore_t *semap);
void semaphore_wait (semaphore_t *semap); void semaphore_close (semaphore_t *semap);
/* sem.c */
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/mman.h> #include <fcntl.h> #include <pthread.h> #include 11 sem .h»
semaphore_t *
semaphore_create (char * semaphore_name) t
int fd;
semaphore_t * semap; pthread_mutexattr_t psharedm;
pthread_condattr_t psharedc;
fd = open(semaphore_name, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, Оббб); if (fd <0)
return (NULL); (void) ftruncate (fd, sizeof (semaphore_t)); (void) pthread_mutexattr_init (&psharedm); (void) pthread_mutexattr_setpshared(&psharedm,
PTHREAD_PROCESS_SHARED) ;
(void) pthread_condattr_init (&psharedc); (void) pthread_condattr_setpshared (&psharedc
PTHREAD_PROCESS_SHARED);
semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),
PR0T_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, О);
close (fd);
(void) pthread_mutex_init (&semap->lock, &psharedm);
(void) pthread_cond_init (&semap->nonzero, &psharedc); semap->count = 0; return (semap);
}
semaphore_t *
semaphore_open (char *semaphore_name) {
int fd;
semaphore_t *semap;
fd = open (semaphore_name, O_RDWR, 0666); if (fd <0)
return (NULL);
semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),
PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, f d, 0) ;
close (fd); return (semap);
}
void
semaphore_post (semaphore_t *semap) {
pthread_mutex_lock (&semap->lock); if (semap->count == 0)
pthread_cond_signal (&semapx->nonzero); semap->count++;
pthread_mutex_unlock (&semap->lock);
}
void
semaphore_wait (semaphore_t * semap) {