QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

Цилюрик Олег Иванович

Вместо прямого вызова функции

pthread_mutex_init

для начальной инициализации статических мьютексов (глобальных на уровне файла кода или пространства имен namespace либо явно описанных с квалификатором static) можно воспользоваться двумя макросами

PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER

и

PTHREAD_RMUTEX_INITIALIZER

:

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_RMUTEX_INITIALIZER;

Первый из них создает мьютекс в соответствии со значениями атрибутов по умолчанию,

а второй - мьютекс с разрешенным рекурсивным захватом.

Операции с граничным приоритетом

Большинство параметров мьютекса не могут быть изменены после его создания. Но не все. В процессе работы с мьютексом может быть изменено значение приоритета, которое система использует для реализации протокола граничного приоритета с целью предотвращения инверсии приоритетов:

int pthread_mutex_setprioceiling(pthread_mutex_t* mutex,

int prioceiling, int* old_ceiling);

int pthread_mutex_getprioceiling(const pthread_mutex_t* mutex,

int* prioceiling);

Функция

pthread_mutex_setprioceiling

захватывает мьютекс (или блокируется, пока мьютекс не будет освобожден, и уже тогда захватывает его) и изменяет установленную для него величину граничного приоритета, после чего освобождает мьютекс для использования другими потоками. После изменения значения граничного приоритета предыдущее значение возвращается в

old_ceiling

.

Функция возвращает следующие значения:

EOK

— успешное завершение;

EINVAL

— указанный в вызове мьютекс не существует или указанный приоритет выходит за диапазон допустимых значений;

EPERM

— поток, вызвавший функцию, не имеет прав на изменение граничного приоритета указанного мьютекса.

Захват мьютекса

Захват мьютекса может производиться тремя разными функциями, в основе которых лежит функция из native QNX API

SyncMutexLock

.

Простой захват

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex);

Функция захватывает мьютекс, на который ссылается

mutex

. Если мьютекс уже захвачен другим потоком, то вызвавший поток блокируется до освобождения мьютекса и после этого захватывает его. Только после этого функция

pthread_mutex_lock

возвращает управление. Если захватить мьютекс пытается поток, который им уже владеет, то поведение функции

pthread_mutex_lock

будет зависеть от значений атрибутов мьютекса, указанных при его создании. QNX предоставляет возможность рекурсивного захвата мьютекса при соответствующих настройках атрибутов (см. выше раздел «Параметры мьютекса»). При создании мьютекса с параметрами по умолчанию попытка повторного захвата мьютекса ни к чему не приводит. Если включен режим контроля ошибок и отключен рекурсивный захват мьютекса, функция

pthread_mutex_lock

возвращает

EDEADLK

при попытке повторного захвата мьютекса тем же потоком.

Функция

pthread_mutex_lock

может возвращать следующие значения: EOK — успешное завершение;

EAGAIN

—

недостаточно системных ресурсов для захвата мьютекса;

EDEADLK

— вызывающий поток уже владеет мьютексом и мьютекс не поддерживает рекурсивный захват (режим контроля ошибок);

EINVAL

— некорректное значение параметра

mutex

.

Попытка захвата

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t* mutex);

Функция проверяет, свободен ли мьютекс

mutex

, и если да, то она захватывает его. В противном случае функция возвращает значение

EBUSY

.

Возвращаемые значения:

EOK

— успешное завершение;

EAGAIN

— недостаточно системных ресурсов для захвата мьютекса;

EBUSY

— мьютекс

mutex

уже захвачен;

EINVAL

— некорректное значение параметра

mutex.

Захват с установкой времени ожидания

#include <pthread.h>

#include <time.h>

int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t* mutex,

const struct timespec* abs_timeout);

Функция проверяет, свободен ли мьютекс (

mutex

), и если да, то поток, в котором вызвана функция, захватывает этот мьютекс. Если мьютекс уже захвачен, вызвавший поток блокируется до освобождения мьютекса либо до наступления времени, указанного в аргументе

abs_timeout

. Если это время уже наступило, поток не блокируется вообще, но захват все-таки произойдет, если мьютекс свободен.

Наступление времени определяется по часам

REALTIME_CLOCK

, когда значение часов оказывается равным или большим значения, указанного в

abs_timeout

. Тип данных timespec определен в файле

<time.h>

.

Если мьютекс создан с атрибутом протокола

PRIO_INHERIT

, то после выхода потока из блокировки на мьютексе по тайм-ауту приоритет владельца мьютекса подвергается пересмотру в соответствии с приоритетами потоков, оставшихся в очереди на захват мьютекса.

Возвращаемые значения:

EOK

— успешное завершение;

EAGAIN

— недостаточно системных ресурсов для захвата мьютекса;

EDEADLK

— вызывающий поток уже владеет мьютексом, который не поддерживает рекурсивный захват (режим контроля ошибок);

EINVAL

— мьютекс использует протокол граничного приоритета для предотвращения инверсии (атрибут

protocol

установлен в значение

PTHREAD_PRIO_PROTECT

), но приоритет вызвавшего потока выше граничного приоритета, присвоенного мьютексу; поток должен быть блокирован (мьютекс не свободен), а значение поля

abs_timeout

, показывающее количество наносекунд, меньше нуля или больше 1000 миллионов; переменная, на которую указывает

mutex

, не является инициированным объектом — мьютексом.