Уильям Стивенс - UNIX - разработка сетевых приложений

69 fptr->f_fd = fd;

70 printf("do_get_read for %s, fd %d, thread %d\n",

71 fptr->f_name, fd, fptr->f_tid);

72 write_get_cmd(fptr);

73 /* Чтение ответа сервера */

74 for (;;) {

75 if ((n = Read(fd, line, MAXLINE)) == 0)

76 break; /* сервер закрывает соединение */

77 printf ("read %d bytes from %s\n", n, fptr->f_name);

78 }

79 printf("end-of-file on %s\n\", fptr->f_name);

80 Close(fd);

81 fptr->f_flags = F_DONE; /* сбрасываем F_READING */

82 return (fptr); /* завершение потока */

83 }

68-71 Создается сокет TCP, и с помощью функции tcp_connectустанавливается соединение. В данном случае используется обычный блокируемый сокет, поэтому поток будет блокирован при вызове функции connect, пока не будет установлено соединение.

72 Функция write_get_cmdформирует команду HTTP GETи отсылает ее серверу. Мы не показываем эту функцию заново, так как единственным отличием от листинга 16.12 является то, что в версии, использующей потоки, не вызывается макрос FD_SETи не используется maxfd.

73-82 Затем считывается ответ сервера. Когда соединение закрывается сервером, устанавливается флаг F_DONEи функция возвращает управление, завершая выполнение потока.

Мы также не показываем функцию home_page, так как она полностью повторяет версию, приведенную в листинге 16.10.

Мы вернемся к этому примеру, заменив функцию Solaris thr_joinна более переносимую функцию семейства Pthreads, но сначала нам необходимо обсудить взаимные исключения и условные переменные.

Обратите внимание на то, что в листинге 26.8 при завершении выполнения очередного потока в главном цикле уменьшаются на единицу и nconn, и nlefttoread. Мы могли бы поместить оба эти оператора уменьшения в одну функцию do_get_read, что позволило бы каждому потоку уменьшать эти счетчики непосредственно перед тем, как выполнение потока завершается. Но это привело бы к возникновению трудноуловимой серьезной ошибки параллельного программирования.

Проблема, возникающая при помещении определенного кода в функцию, которая выполняется каждым потоком, заключается в том, что обе эти переменные являются глобальными, а не собственными переменными потока. Если один поток в данный момент уменьшает значение переменной и это действие приостанавливается, чтобы выполнился другой поток, который также станет уменьшать на единицу эту переменную, может произойти ошибка. Предположим, например, что компилятор С осуществляет уменьшение переменной на единицу в три этапа: загружает информацию из памяти в регистр, уменьшает значение регистра, а затем сохраняет значение регистра в памяти. Рассмотрим возможный сценарий.

1. Выполняется поток А, который загружает в регистр значение переменной nconn(равное 3).

2. Система переключается с выполнения потока А на выполнение потока В. Регистры потока А сохранены, регистры потока В восстановлены.

3. Поток В выполняет три действия, составляющие оператор декремента в языке С ( nconn--), сохраняя новое значение переменной nconn, равное 2.

4. Впоследствии в некоторый момент времени система переключается на выполнение потока А. Восстанавливаются регистры потока А, и он продолжает выполняться с того места, на котором остановился, а именно начиная со второго этапа из трех, составляющих оператор декремента. Значение регистра уменьшается с 3 до 2, и значение 2 записывается в переменную nconn.

Окончательный результат таков: значение nconnравно 2, в то время как оно должно быть равным 1. Это ошибка.

Подобные ошибки параллельного программирования трудно обнаружить по многим причинам. Во-первых, они возникают нечасто. Тем не менее это ошибки, которые по закону Мэрфи вызывают сбои в работе программ. Во-вторых, ошибки такого типа возникают не систематически, так как зависят от недетерминированного совпадения нескольких событий. Наконец, в некоторых системах аппаратные команды могут быть атомарными. Это значит, что имеется аппаратная команда уменьшения значения целого числа на единицу (вместо трехступенчатой последовательности, которую мы предположили выше), а аппаратная команда не может быть прервана до окончания своего выполнения. Но это не гарантировано для всех систем, так что код может работать в одной системе и не работать в другой.