некоторая корреляция времени переключения контекста с размером выборки и количеством обрабатывающих потоков, но она в широком диапазоне этих параметров не превышает 8%. В данном приложении эта численная величина включает в себя: блокирование на семафоре, переключение на контекст другого потока и разблокирование семафора. Если вспомнить, что раньше мы получали оценки для принудительного (посредством
sched_yield
) переключения контекста потоков в 375 процессорных циклов, а для захвата-освобождения семафора — порядка 870, то эти цифры хорошо согласуются с полученными сейчас результатами.
Рассматриваемые примитивы служат принципиально различным целям. Мьютекс, как уже было сказано ранее, предназначен в первую очередь для регламентации доступа к участкам программного кода. Семафоры же больше предназначены для регламентации порядка доступа к определенным объектам данных. Классическими задачами этого класса являются задачи «производитель-потребитель», когда M производителей создают некоторые объекты данных (читая эти данные с реальных внешних устройств, или создавая их как результат только внутренних вычислений, или любым другим способом), а N потребителей независимо берут произведенные объекты данных на последующую обработку.
Это настолько общий и часто встречающийся класс задач, что покажем для него простейший «скелет» в виде отдельного приложения, в котором отслеживание порядка доступа потребителей будет осуществлять счетный семафор ( файл sy22.cc). Для простоты понимания приложение сделано как трансформация кода предшествующей группы тестов. В качестве имитации производства объекта данных, как и в качестве его обработки потребителем, используется пассивная пауза (
delay
) на случайную величину (производство и обработка объектов данных в коде не показаны, так как это не относится к существу рассматриваемого — нас интересуют процессы синхронизации этих операций, а не сами операции).
Кроме основной нашей цели это приложение дополнительно демонстрирует:
• Практическое использование принудительного завершения (отмены) потоков «извне» с управлением состоянием завершаемости потоков и расстановкой точек отмены, о чем мы уже говорили ранее.
• Использование атомарных (непрерываемых) операций (например,
atomic_add_value
), о которых мы будем говорить чуть позже.
• Использование реентерабельных форм функций стандартной библиотеки, безопасных в многопоточной среде (
rand_r
вместо
rand
).
Один производитель — T потребителей
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <semaphore.h>
#include <atomic.h>
const int D = 10;
unsigned int T = 2;
static sem_t sem;
pthread_t* tid;
void* writer(void* data) {
unsigned long i = (int)(data); //
общий размер выборки
unsigned int s = 1;
while (i-- > 0) {
delay((long)rand_r(&s) * D / RAND_MAX + 1);
sem_post(&sem); // объект данных произведен
}
for (i = 0; i < T; i++) pthread_cancel(tid[i + 1]);
