Олег Цилюрик - QNX/UNIX - Анатомия параллелизма

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

if (val > 0) N = val;

break;

case 'v':

debug = true;

break;

default:

exit(EXIT_FAILURE);

}

}

if (debug) str = new char[2 * N + 1];

const int T = 2;

pthread_t tid[T];

if (pthread_barrier_init(&bstart, NULL, T) != EOK)

perror("barrier init"), exit(EXIT_FAILURE);

for (int i = 0; i < T; i++)

if (pthread_create(tid + i, NULL, threadfunc, NULL) != EOK)

perror("thread create"), exit(EXIT_FAILURE);

for (int i = 0; i < T; i++)

pthread_join(tid[i], NULL);

if (debug) {

str[ind] = '\0';

cout << str << endl;

delete [] str;

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Результаты выполнения этого теста:

# sy20m -n100000

3 : cycles - 14644442, on mutex - 146

2 : cycles - 14614219; on mutex - 146

# sy20m -n1000000

3 : cycles - 146505047; on mutex - 146

2 : cycles - 146388673; on mutex - 146

Модифицируем программу, используя вместо мьютекса неименованный бинарный семафор. Для того чтобы не загромождать текст практически тем же кодом, перечислим только необходимые при этом изменения ( файл sy20s.cc ):

1. Вместо мьютекса объявляем неименованный семафор, а статическая инициализация мьютекса заменяется на оператор (в теле главной программы) динамической инициализации семафора с присвоением ему начального значения 1:

static sem_t sem;

...

if (sem_init(&sem, 0, 1) != 0)

perror("semaphore init"), exit(EXIT_FAILURE);

2. Функция потока принимает вид:

void* threadfunc(void* data) {

...

while (i++ != N) {

t1 = ClockCycles();

sem_wait(&sem);

if (debug) str[ind++] = *tid;

sem_post(&sem);

t += ClockCycles() - t1;

sched_yield();

}

...

}

В результате исполнения на этот раз мы получим:

# sy20s -n100000

3 : cycles - 87048886; on semaphore - 870

2 : cycles - 87077787; on semaphore - 870

# sy20s -n1000000

3 : cycles - 869638168; on semaphore — 869

2 : cycles - 868725494, on semaphore - 868

Делаем последнюю модификацию в этой группе тестов, теперь используем специфику именованного семафора ( файл sy20n.cc ):

1. Вместо оператора динамической инициализации неименованного семафора мы теперь должны создать именованный семафор:

static sem_t* sem;

...

const char semname[] = "/duble";

if ((sem = sem_open(semname, O_CREAT, S_IRWX0, 1)) == SEM_FAILED)

perror("semaphore init"), exit(EXIT_FAILURE);

Последний оператор заслуживает отдельного комментария. Техническая документация утверждает, что функция sem_open(), нормально возвращающая указатель созданного дескриптора семафора типа sem_t, в случае ошибки возвращает -1 (так было записано и в самых ранних редакциях POSIX). Но использование конструкции вида:

if (sem_open( ... ) == -1)

просто вызовет синтаксическую ошибку (несоответствие типов) и не пройдет компиляцию! Естественнее было бы для такой функции возвращать NULLв случае ошибки, но... так определено в POSIX. Кроме того, во многих реализациях UNIX определяется константа:

#define SEM_FAILED ((sem_t*)(-1))

В документации QNX она нигде не упоминается, но, как мы видим, она определена, и все прекрасно работает!

2. Функция потока принимает вид (теперь sem, в отличие от предшествующего случая, ведь теперь это уже указатель на переменную типа sem_t):

void* threadfunc(void* data) {

...

while (i++ != N) {

t1 = ClockCycles();

sem_wait(sem);

if (debug) str[ind++] = *tid;

sem_post(sem);

t += ClockCycles() - t1;

sched_yield();

}

...

}

3. Теперь особое внимание необходимо уделить не только созданию, но и ликвидации именованного семафора (такой семафор имеет время жизни ядра системы и будет продолжать свое существование и после завершения нашего приложения):

sem_close(sem);

sem_unlink(semname);

Запустим полученное приложение при таком значении -n, которое обеспечит достаточное время его работы. Прежде чем обсуждать полученные результаты, посмотрим отображение семафора на пространство файловых имен системы во время работы приложения:

# ls -l /dev/sem

total 1

n------r-х 1 root root 1 Feb 10 18.56 duble

А теперь и результаты работы программы:

# nice -n-19 sy20n -n100000

3 : cycles - 1453746002, on semaphore - 14537

2 : cycles - 1454203573, on semaphore - 14542

Наконец, мы можем обратиться к количественному анализу полученных цифр:

• Примитивы — мьютекс, неименованный и именованный семафоры, — кажущиеся на первый взгляд сходными, требуют для своего обслуживания в эквивалентных условиях принципиально различных затрат, величины которых радикально отличаются: 140 – 870 – 14500 процессорных циклов соответственно, что соотносится как 1:6,2:104.