Олег Цилюрик - QNX/UNIX - Анатомия параллелизма

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static const int TEMP = 500; // темп выполнения приложения

static int numclient = 1; // число потоков клиентов

// многопотоковая версия вывода диагностики в поток:

iostream& operator <<(iostream& с, char* s) {

static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_mutex_lock(&mutex);

c << s << flush;

pthread_mutex_unlock(&mutex);

return c;

}

static uint64_t tb; // временная отметка начала приложения

// временная отметка точки вызова:

inline uint64_t mark(void) {

// частота процессора:

const static uint64_t cps =

SYSPAGE_ENTRY(qtime)->cycles_per_sec;

return (ClockCycles() - tb) * 1000 / cps;

}

const int MSGLEN = 80;

// потоковая функция сервера:

void* server(void* chid) {

int rcvid;

char message[MSGLEN];

while (true) {

rcvid = MsgReceive((int)chid, message, MSGLEN, NULL);

sprintf(message + strlen(message), "[%07llu] ... ", mark());

delay(TEMP); // имитация обслуживания

sprintf(message + strlen(message), [%07llu]->", mark());

MsgReply(rcvid, EOK, message, strlen(message) + 1);

}

return NULL;

}

// потоковая функция клиента:

void* client(void* data) {

while (true) {

char message[MSGLEN];

sprintf(message, "%d:\t[%07llu]->", pthread_self(), mark());

MsgSend((int)data, message, strlen(message) + 1, message, MSGLEN);

sprintf(message + strlen(message), "[%07llu]", mark());

cout << message << endl;

static unsigned int seed = 0;

delay(numclient*(((long)rand_r(&seed ) * TEMP / RAND_MAX) + TEMP));

// имитация вычислений...

}

return NULL;

}

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

// 1-й параметр - число потоков клиентов:

if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0)

numclient = atoi(argv[1]);

tb = ClockCycles();

int chid = ChannelCreate(0);

if (pthread_create(NULL, NULL, server, (void*)chid) != EOK)

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

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

if (pthread_create(NULL, NULL, client,

(void*)ConnectAttach(0, 0, chid, _NTO_SIDE_CHANNEL, 0)) != EOK)

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

sigpause(SIGINT);

return EXIT_SUCCESS;

}

Все происходит в рамках единого процесса:

• Создается единый поток сервера, ожидающий сообщений от клиентов и отвечающий на них.

• Создается N потоков клиентов (задается параметром командной строки запуска приложения), которые будут обращаться к серверу.

• К одному каналу сервера устанавливается N соединений от клиентов.

• Канал прослушивания для сервера и идентификаторы соединений для клиентов сознательно создаются в главном потоке (т.e. вне потоков, которые их будут использовать); их значения поступают в потоки (сервера и клиентов) как параметры потоковых функций (трюк с подменой целочисленных значений на указатели мы рассматривали ранее).

• Сообщение продвигается от клиента к серверу и обратно к клиенту; в ходе пересылки объем сообщения нарастает: оно образуется конкатенацией полей, добавляемых последовательно клиентом, сервером и снова клиентом.

• В результате полного цикла обмена сообщением в теле самого сообщения формируется текст, содержащий 5 последовательных полей — идентификатор потока клиента (обращающегося с сообщением) и 4 абсолютные временные метки (в миллисекундах): передачи сообщения клиентом, приема сообщения сервером (начало обработки), ответа на сообщение сервером (конец обработки), приема ответа клиентом.

Запустим полученное приложение, например, так:

# n1 5

И прежде чем обсуждать результаты его работы, понаблюдаем состояния (блокировки) его потоков командой pidin(с другого терминала, естественно). Вот несколько «снимков» состояний, здесь можно наблюдать весь спектр блокированных состояний, о которых говорилось выше:

5546027 1 ./n1 10r SIGSUSPEND

5546027 2 ./n1 10r NANOSLEEP

5546027 3 ./n1 10r NANOSLEEP

5546027 4 ./n1 10r SEND 5546027

5546027 5 ./n1 10r REPLY 5546027

5546027 6 ./n1 10r NANOSLEEP

5546027 7 ./n1 10r NANOSLEEP

5730347 1 ./n1 10r SIGSUSPEND

5730347 2 ./n1 10r RECEIVE 1

5730347 3 ./n1 10r NANOSLEEP

5730347 4 ./n1 10r NANOSLEEP

5730347 5 ./n1 10r NANOSLEEP

5730347 6 ./n1 10r NANOSLEEP

5730347 7 ./n1 10r NANOSLEEP

А теперь рассмотрим результаты выполнения (на меньшем числе потоков клиентов, которое легче анализировать):

# n1 3

3: [0000000]->[0000000] ... [0000501]->[0000501]

4: [0000000]->[0000501] ... [0001003]->[0001003]

5: [0000000]->[0001003] ... [0001505]->[0001505]

3: [0002003]->[0002003] ... [0002504]->[0002505]

5: [0003462]->[0003462] ... [0003964]->[0003964]