Параллельное и распределенное программирование на С++

Хьюз Камерон

SCHED_FIFO

int pthread_mutexattr_getprioceiling (const pthread_mutexattr_t * restrict attr, int *restrict prioceiling);

int pthread_mutexattr_setprotocol (pthread_mutexattr_t * attr, protocol int protocol);

Устанавливает и возвращает атрибут протокола мьютекса, заданного параметром attr. Параметр protocol может содержать следующие значения:

PTHREAD_PRIO_NONE

(на приоритет и стратегию планирования потока владение мьютексом не оказывает вли

я

ни

я);

int pthread_mutexattr_getprotocol (const pthread_mutexattr_t * restrict attr, int *restrict protocol);

PTHREAD_PRIO_INHERIT

(при

таком протоколе поток, блокирующий другие потоки с более высокими приоритетами, благодаря владению таким мьютексом будет выполняться с самым высоким приоритетом из приоритетов потоков, ожидающих освобождения любого из мьютексов, которыми владеет данный поток);

PTHREAD_PRIO_PROTECT

(при таком протоколе потоки, владеющие таким мьютексом, будут выполняться при наивысших предельных значениях приоритетов всех мьютексов, которыми владеют эти потоки, независимо оттого, заблокированы ли другие потоки по каким-то из этих мьютексов)

int pthread_mutexattr_setpshared (pthread_mutexattr_t * attr, int pshared);

Устанавливает и возвращает атрибут process-shared мьютексного атрибутного объекта, заданного параметром attr. Параметр pshared может содержать следующие значения:

int pthread_mutexattr_getpshared (const pthread_mutexattr_t * restrict attr, int *restrict pshared);

PTHREAD_PROCESS_SHARED

(разрешает разделять мьютекс с любыми потоками, которые имеют доступ к выделенной для этого мьютекса памяти, даже если эти потоки принадлежат различным процессам);

PTHREAD_PROCESS_PRIVATE

(мьютекс разделяется между потоками одного и того же процесса)

int pthread_mutexattr_settype (pthread_mutexattr_t* attr, int type);

Устанавливает и возвращает атрибут мьютекса

type

мьютексного атрибутного объекта, заданного параметром

attr

. Атрибут мьютекса

type

позволяет определить, будет ли мьютекс распознавать взаимоблокировку, проверять ошибки и т.д. Параметр

type

может содержать такие значения:

int

PTHREAD_MUTEX_DEFAULT PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK PTHREAD_MUTEX_NORMAL

pthread_mutexattr_gettype (const pthread_mutexattr_t * restrict attr, int *restrict type);

Самый большой интерес представляет установка атрибута, связанного с тем, каким должен быть мьютекс:

закрытым или разделяемым. Закрытые мьютексы разделяются между потоками одного процесса. Можно либо объявить мьютекс глобальным, либо организовать передачу дескриптора между потоками. Разделяемые мьютексы используются потоками, имеющими доступ к памяти, в которой разме щ ен данный мьютекс. Такой мьютекс могут разделять потоки различных процессов. Принцип действия закрытого и разделяемого мьютексов показан на рис. 5.5. Если разделять мьютекс приходится потокам различных процессов, его необходимо разместить в памяти, которая является общей для этих процессов. В библиотеке POSIX определено несколько функций, предназначенных для распределения памяти между объектами с помощью отображаемых в памяти файлов и объектов разделяемой памяти. В процессах мьютексы можно использовать для защиты критических разделов, которые получают доступ к файлам, каналам, общей памяти и внешним устройствам.

Использование мьютексных семафоров для управления критическими разделами

Мьютексы используются для управления критическими разделами процессов и потоков, чтобы предотвратить возникновение условий «гонок». Мьютексы позволяют избежать условий «гонок», реализуя последовательный доступ к критическому разделу. Рассмотрим код листинга5.1. В нем демонстрируется выполнение двух потоков. Для защиты их критических разделов и используются мьютексы.

// Листинг 5.1. Использование мьютексов для защиты

// критических разделов потоков

// . . .

pthread_t ThreadA, ThreadB; pthread_mutex_t Mutex,-pthread_mutexattr_t MutexAttr;

void *task1(void *X) {

pthread_mutex_lock(&Mutex); // Критический раздел кода.

pthread_mutex_unlock(&Mutex);

return(0) ;

}

void *task2 (void *X) {

pthread_mutex_lock(&Mutex) ;

// Критический раздел кода.

pthread_mutex_unlосk (&Mu t ex) ; return(0) ;

}

int main(void) {

//...

pthread_mutexattr_init (&MutexAttr) ;

pthread_mutex_init (&Mutex, &MutexAttr) ;

//Устанавливаем атрибуты мьютекса.

pthread_create(&ThreadA, NULL, taskl, NULL) ; pthread_create(&ThreadB,NULL, task2,NULL) ;

//...

return(0) ;

}

В листинге 5.1 потоки ThreadA и ThreadB содержат критические разделы, защищаемые с помощью объекта Mutex.

В листинге 5.2 демонстрируется, как можно использовать мьютексы для защиты критических разделов процессов.

// Листинг 5.2. Использование мьютексов для зашиты

// критических разделов процессов

//...

int Rt;

pthread_mutex_t Mutexl ; pthread_mutexattr_t MutexAttr;

int main(void) {

//...

pthread_mutexattr_init (&MutexAttr); pthread_mutexattr_setpshared(

&MutexAttr,

PTHREAD_PROCESS_SHARED ) ;

pthread_mutex_init (&Mutexl, &MutexAttr) ; if((Rt = fork) == 0){

// Сыновний процесс.

pthread_mutex_lock(&Mutexl);