Олег Цилюрик - QNX/UNIX - Анатомия параллелизма

static void qhand(int signo, siginfo_t* info, void* context) {}

int main(int argc, char *argv[]) {

unsigned long N = 1000;

bool que = false;

int opt, val;

while ((opt = getopt(argc, argv, "n:q")) != -1) {

switch(opt) {

case 'n':

if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

cout << "parse command line error" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

if (val > 0) N = val;

break;

// ключ q определяет схему обработки сигнала

case 'q':

que = true;

break;

default:

exit(EXIT_FAILURE);

}

}

// установка сигнальных обработчиков

sigset_t sig;

sigemptyset(&sig);

sigaddset(&sig, SIGUSR1);

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &sig, NULL);

struct sigaction act;

act.sa_mask = sig;

act.sa_sigaction = qhand;

act.sa_handler = nhand;

act.sa_flags = que ? SA_SIGINFO : 0;

if (sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) < 0)

cout << "set signal handler" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

pid_t pid = fork();

if (pid == -1)

cout << "fork error" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

// кому отправлять сигнал?

pid_t did = (pid == 0 ? getppid() : pid);

unsigned long i = 0;

uint64_t t = ClockCycles();

while (true) {

kill(did, SIGUSR1);

if (++i == N) break;

pause();

}

t = ClockCycles() - t;

cout << getpid() << " -> " << did << "\t: cycles - " << t <<

"; on signal - " << (t / N) / 2 << endl;

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Этим приложением мы можем тестировать и традиционную схему обработки сигналов (модель надежных сигналов), и схему обработки с очередью поступления сигналов (модель сигналов реального времени), когда при старте программы указан ключ -q. Посмотрим на результаты тестовых запусков:

# nice -n-19 p6s -n1000

2904115 -> 2912308 : cycles - 5792027; on signal - 2896

2912308 -> 2904115 : cycles - 5828952; on signal — 2914

# nice -n-19 p6s -n10000

2920499 -> 2928692 : cycles - 57522753, on signal - 2876

2928692 -> 2920499 : cycles - 57530378; on signal - 2876

# nice -n-19 p6s -n100000

2936883 -> 2945076 : cycles - 573730469; on signal - 2868

2945076 -> 2936883 : cycles - 573738122; on signal - 2868

# nice -n-19 p6s -n1000000

2953267 -> 2961460 : cycles - 5747418203, on signal - 2873

2961460 -> 2953267 : cycles - 5747425310; on signal - 2873

Вспомним, что при изучении тестов простого переключения процессов (см. в главе 2) мы получали цифру порядка 600 процессорных циклов на переключение. Сейчас у нас затраты заметно больше: порядка 2850 циклов, из которых «лишние» 2250 — это не что иное, как затраты на посылку и прием сигнала, возбуждение функции обработчика и ее завершение (разделить их по компонентам мы не можем). Это и может служить ориентировочной оценкой трудоемкости обмена сигналами.

Проделаем то же самое, но уже при обработке сигналов в порядке очереди их поступления:

# nice -n-19 p6s -n1000 -q

2838579 -> 2846772 : cycles - 5772106; on signal - 2886

2846772 -> 2838579 : cycles - 5782138; on signal - 2891

# nice -n-19 p6s -n10000 -q

2854963 -> 2863156 : cycles - 57194634; on signal - 2859

2863156 -> 2854963 : cycles - 57199831; on signal - 2859

# nice -n-19 p6s -n1000000 -q

2871347 -> 2879540 : cycles - 571543013; on signal - 2857

2879540 -> 2871347 : cycles - 571550847; on signal - 2857

# nice -n-19 p6s -n1000000 -q

2887731 -> 2895924 : cycles - 5715903548; on signal - 2857

2895924 -> 2887731 : cycles - 5715908318; on signal - 2857

Это практически те же цифры, поэтому мы можем предположить, что, вообще-то говоря, для всех рассмотренных ранее схем обработки реализуется один и тот же внутренний механизм приема сигналов, который только лишь модифицируется в зависимости от используемой схемы.

Модель реакций на сигналы многопоточных приложений не проработана до конца в рамках POSIX и находится на стадии предварительных предложений. Тем не менее в системах с развитой многопоточностью (а QNX — именно такая система) эта сторона вопроса не может игнорироваться, и не только потому, что потоки в комбинации с сигналами могут создавать мощные конструктивные элементы программ, а еще и потому, что непроизвольные разблокирующие или завершающие операции, инициируемые сигналами, могут породить очень серьезные проблемы в случае многопоточности (мы еще будем возвращаться к этим вопросам по тексту). А раз так, то в этих случаях система должна обязательно предлагать некоторую модель функционирования (удачную или не очень).

Для того чтобы не допускать разночтений в вопросе, обратимся сначала к оригинальному фрагменту документации, описывающему принятую модель:

The original POSIX specification defined signal operation on processes only. In a multi-threaded process, the following rules are followed:

*The signal actions are maintained at the process level. If a thread ignores or catches a signal, it affects all threads within the process.

*The signal mask is maintained at the thread level. If a thread blocks a signal, it affects only that thread.