Читать онлайн «UNIX: взаимодействие процессов». Страница 118

Взаимные исключения Posix

В листинге А.19 приведены глобальные переменные и функция main пpoгрaммы, измеряющей быстродействие взаимных исключений Posix.

Листинг А.19. Глобальные переменные и функция main для взаимных исключений Posix

//bench/incr_pxmutex1.с

1  #include "unpipc.h"

2  #define MAXNTHREADS 100

3  int nloop;

4  struct {

5   pthread_mutex_t mutex;

6   long counter;

7  } shared = {

8   PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER

9  };

10 void *incr(void *);

11 int

12 main(int argc, char **argv)

13 {

14  int i, nthreads;

15  pthread_t tid[MAXNTHREADS];

16  if (argc != 3)

17   err_quit("usage: incr_pxmutex1 <#loops> <#threads>");

18  nloop = atoi(argv[1]);

19  nthreads = min(atoi(argv[2]), MAXNTHREADS);

20  /* блокировка взаимного исключения */

21  Pthread_mutex_lock(&shared.mutex);

22  /* создание потоков */

23  Set_concurrency(nthreads);

24  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

25   Pthread_create(&tid[i], NULL, incr, NULL);

26  }

27  /* запуск таймера и разблокирование взаимного исключения */

28  Start_time();

29  Pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);

30  /* ожидание завершения работы потоков */

31  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

32   Pthread_join(tid[i], NULL);

33  }

34  printf("microseconds: %.0f usec\n", Stop_time());

35  if (shared.counter != nloop * nthreads)

36   printf("error: counter = %ld\n", shared, counter);

37  exit(0);

38 }

Общие данные

4-9 Совместно используемые потоками данные состоят из взаимного исключения и счетчика. Взаимное исключение инициализируется статически.

Блокирование взаимного исключения и создание потоков

20-26 Основной поток блокирует взаимное исключение перед созданием прочих потоков, чтобы ни один из них не получил это исключение до тех пор, пока все они не будут созданы. Вызывается функция set_concurrency, создаются потоки. Каждый поток выполняет функцию incr, текст которой будет приведен позже. 

Запуск таймера и разблокирование взаимного исключения

27-36 После создания всех потоков главный поток запускает таймер и освобождает взаимное исключение. Затем он ожидает завершения всех потоков, после чего останавливает таймер и выводит полное время работы. В листинге А.20 приведен текст функции incr, выполняемой каждым из потоков.

Листинг А.20. Функция incr, выполняемая потоками

//bench/incr_pxmutex1.c

39 void *

40 incr(void *arg)

41 {

42  int i;

43  for (i = 0; i < nloop; i++) {

44   Pthread_mutex_lock(&shared.mutex);

45   shared.counter++;

46   Pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);

47  }

48  return(NULL);

49 }

Увеличение счетчика — критическая область кода

44-46 Операция увеличения счетчика осуществляется после получения блокировки на взаимное исключение. После этого взаимное исключение разблокируется.

Пpoгрaммa, использующая блокировки чтения-записи, является слегка измененной версией программы с взаимными исключениями Posix. Поток должен установить блокировку файла, прежде чем увеличивать общий счетчик.

ПРИМЕЧАНИЕ

Существует не так уж много систем, в которых реализованы блокировки чтения-записи, являющиеся частью стандарта Unix 98 и разрабатываемые рабочей группой Posix.1j. Измерения в этом разделе проводились в системе Solaris 2.6 с использованием блокировок, описанных в документации на странице rwlock(3T). Эта реализация обеспечивает тот же набор функций, что и предлагаемые блокировки чтения-записи Posix. Для использования этих функций мы применяем тривиальные функции-обертки.

В Digital Unix 4.0B мы использовали блокировки чтения-записи поточно-независимых служб, описанные на странице документации tis_rwlock. Мы не приводим листингов с несущественными изменениями, необходимыми для использования этих блокировок.

В листинге А.21 приведен текст функции main, а в листинге А.22 — текст функции incr.

Листинг А.21. Функция main для блокировок чтения-записи

//bench/incr_rwlock1.c

1  #include "unpipc.h"

2  #include <synch.h> /* Заголовочный файл для Solaris */

3  void Rw_wrlock(rwlock_t *rwptr);

4  void Rw_unlock(rwlock_t *rwptr);

5  #define MAXNTHREADS 100

6  int nloop;

7  struct {

8   rwlock_t rwlock; /* тип данных Solaris */

9   long counter;

10  } shared; /* инициализация О –> USYNC_THREAD */

11  void *incr(void *);

12 int

13 main(int argc, char **argv)

14 {

15  int i, nthreads;

16  pthread_t tid[MAXNTHREADS];

17  if (argc != 3)

18   err_quit("usage: incr_rwlockl <#loops> <#threads>");

19  nloop = atoi(argv[1]);

20  nthreads = min(atoi(argv[2]), MAXNTHREADS);

21  /* получение блокировки на запись */

22  Rw_wrlock(&shared.rwlock);

23  /* создание всех потоков */

24  Set_concurrency(nthreads);

25  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

26   Pthread_create(&tid[i], NULL, incr, NULL);

27  }

28  /* запуск таймера и снятие блокировки */

29  Start_time();

30  Rw_unlock(&shared.rwlock);

31  /* ожидание завершения всех потоков */

32  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

33   Pthread_join(tid[i], NULL);

34  }

35  printf("microseconds: %.0f usec\n", Stop_time());

36  if (shared.counter != nloop * nthreads)

37   printf("error: counter = %ld\n", shared.counter);

38  exit(0);

39 }

Листинг А.22. Увеличение общего счетчика с использованием блокировок чтения-записи

//bench/incr_rwlock1.c

40 void *

41 incr(void *arg)

42 {

43  int i;

44  for (i = 0; i < nloop; i++) {

45   Rw_wrlock(&shared.rwlock);

46   shared.counter++;

47   Rw_unlock(&shared.rwlock);

48  }

49  return(NULL);

50 }

Мы измеряем скорость работы семафоров Posix (именованных и размещаемых в памяти). В листинге А.24 приведен текст функции main, а в листинге А.23 — текст функции incr.

Листинг А.23. Увеличение счетчика с использованием семафоров Posix в памяти

//bench/incr_pxsem1.с

37 void *

38 incr(void *arg)

39 {

40  int i;

41  for (i = 0; i < nloop; i++) {

42   Sem_wait(&shared.mutex);

43   shared.counter++;

44   Sem_post(&shared.mutex);

45  }

46  return(NULL);

47 }

Листинг А.24. Функция main для семафоров Posix, размещаемых в памяти

//bench/incr_pxsem1.с

1  #include "unpipc.h"

2  #define MAXNTHREADS 100

3  int nloop;

4  struct {

5   sem_t mutex; /* размещаемый в памяти семафор */

6   long counter;

7  } shared;

8  void *incr(void *);

9  int

10 main(int argc, char **argv)

11 {

12  int i, nthreads;

13  pthread_t tid[MAXNTHREADS];

14  if (argc != 3)

15   err_quit("usage: incr_pxseml <#loops> <#threads>");

16  nloop = atoi(argv[1]);

17  nthreads = min(atoi(argv[2]), MAXNTHREADS);

18  /* инициализация размещаемого в памяти семафора 0 */

19  Sem_init(&shared.mutex, 0, 0);

20  /* создание всех потоков */

21  Set_concurrency(nthreads);

22  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

23   Pthread_create(&tid[i], NULL, incr, NULL);

24  }

25  /* запуск таймера и разблокирование семафора */

26  Start_time();

27  Sem_post(&shared.mutex);

28  /* ожидание завершения всех потоков */

29  for (i = 0; i < nthreads; i++) {

30   Pthread_join(tid[i], NULL);

31  }

32  printf("microseconds: %.0f usec\n", Stop_time());

33  if (shared.counter != nloop * nthreads)

34   printf("error: counter = %ld\n", shared.counter);

35  exit(0);

36 }

18-19 Создается семафор, инициализируемый значением 0. Второй аргумент в вызове sem_init, имеющий значение 0, говорит о том, что семафор используется только потоками вызвавшего процесса.

20-27 После создания всех потоков запускается таймер и вызывается функция sem_post.

В листинге А.26 приведен текст функции main, измеряющей быстродействие именованных семафоров Posix, а в листинге А.25 — соответствующая функция incr.

Листинг А.25. Увеличение общего счетчика с использованием именованного семафора Posix

//bench/incr_pxsem2.c

40 void *

41 incr(void *arg)

42 {

43  int i;

44  for (i = 0; i < nloop; i++) {

45   Sem_wait(shared.mutex);

46   shared.counter++;