Камерон Хьюз - Параллельное и распределенное программирование на С++

Существует по крайней мере один метод реализации, который можно использовать для сокращения расходов в период блокирования на проверку того, имеет ли мьютекс нестандартные атрибуты. Один такой метод заключается в том, чтобы предварительно заблокировать любые мьютексы, которые инициализированы нестандартными атрибутами. Любая попытка позже заблокировать такой мьютекс заставит реализацию перейти на «медленный путь», как если бы мьютекс был недоступен; затем реализация могла бы «по-настоящему» заблокировать «нестандартный» мьютекс. Базовая операция разблокировки более сложна, поскольку реализация никогда в действительности не желает освобождать мьютекс, который был предварительно заблокирован. Это показывает, что (в зависимости от оборудования) существует необходимость применения оптимизаций для более эффективной обработки часто используемых атрибутов мьютекса.

Использование общей памяти и синхронизация процессов

Существование функций распределения памяти в этом томе стандарта IEEE Std 1003.1-2001 дает приложению возможность выделять память объектам синхронизации из того раздела, который доступен многим процессам (а следовательно, и потокам многих процессов).

Чтобы реализовать такую возможность при эффективной поддержке обычного (т.е. однопроцессорного) случая, был определен атрибут process-shared.

Если реализация по д держивает опцию _POSIX_THREAD_PROCESS_SHARED,то атрибут process-shared м ожно использовать для индикации того, что к мьютексам или условным переменным могут получать доступ потоки сразу нескольких процессов.

Для того чтобы объекты синхронизации по у м олчанию создавались в са м ой эффективной фор м е, для атрибута process-shared в качестве стандартного было выбрано значение PTHREAD_PROCESS_PRIVATE.Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_PRIVATEатрибута process-shared, м огут обрабатываться потока м и только в то м процессе, в которо м была выполнена инициализации этих пере м енных. Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_SHAREDатрибута process-shared, м огут обрабатываться любым потоком в любом процессе, который имеет к ним доступ. В частности, эти процессы могут существовать независимо от процесса инициализации. Например, следующий код реализует простой семафор-счетчик в общедоступном файле, который может быть использован многими процессами.

/* sem.h */

struct semaphore {

pthread_mutex_t lock;

pthread_cond_t nonzero;

unsigned count;

};

typedef struct semaphore semaphore_t;

semaphore_t *semaphore_create (char *semaphore_name);

semaphore_t *semaphore_open (char *semaphore_name);

void semaphore_post (semaphore_t *semap);

void semaphore_wait (semaphore_t *semap); void semaphore_close (semaphore_t *semap);

/* sem.c */

#include #include #include #include #include #include 11 sem .h»

semaphore_t *

semaphore_create (char * semaphore_name) t

int fd;

semaphore_t * semap; pthread_mutexattr_t psharedm;

pthread_condattr_t psharedc;

fd = open(semaphore_name, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, Оббб); if (fd <0)

return (NULL); (void) ftruncate (fd, sizeof (semaphore_t)); (void) pthread_mutexattr_init (&psharedm); (void) pthread_mutexattr_setpshared(&psharedm,

PTHREAD_PROCESS_SHARED) ;

(void) pthread_condattr_init (&psharedc); (void) pthread_condattr_setpshared (&psharedc

PTHREAD_PROCESS_SHARED);

semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),

PR0T_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, О);

close (fd);

(void) pthread_mutex_init (&semap->lock, &psharedm);

(void) pthread_cond_init (&semap->nonzero, &psharedc); semap->count = 0; return (semap);

}

semaphore_t *

semaphore_open (char *semaphore_name) {

int fd;

semaphore_t *semap;

fd = open (semaphore_name, O_RDWR, 0666); if (fd <0)

return (NULL);

semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),

PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, f d, 0) ;

close (fd); return (semap);

}

void

semaphore_post (semaphore_t *semap) {

pthread_mutex_lock (&semap->lock); if (semap->count == 0)

pthread_cond_signal (&semapx->nonzero); semap->count++;

pthread_mutex_unlock (&semap->lock);

}

void

semaphore_wait (semaphore_t * semap) {

pthread_mutex_lock (&semap->lock); while (semap->count == 0)

pthread_cond_wait (&semap->nonzero, &semap->lock); semap->count--;

pthread_mutex_unlock (&semap->lock);

}

void

semaphore_close (semaphore_t *semap) {

munmap ((void *) semap, sizeof (semaphore_t));

}

Следующий код обеспечивает выполнение трех отдельных процессов, которые создают семафор в файле /tmp/semaphore, отправляют сигналы и ожидают его освобождения. После того как семафор создан, программы сигнализации и ожидания инкрементируют и декрементируют счетчик семафора, несмотря на то, что они сами не инициализировали семафор.