QNX/UNIX: анатомия параллелизма

Description

Книга адресована программистам, работающим в самых разнообразных ОС UNIX. Авторы предлагают шире взглянуть на возможности параллельной организации вычислительного процесса в традиционном программировании. Особый акцент делается на потоках (threads), а именно на тех возможностях и сложностях, которые были привнесены в технику параллельных вычислений этой относительно новой парадигмой программирования. На примерах реальных кодов показываются приемы и преимущества параллельной организации вычислительного процесса. Некоторые из результатов испытаний тестовых примеров будут большим сюрпризом даже для самых бывалых программистов. Тем не менее излагаемые техники вполне доступны и начинающим программистам: для изучения материала требуется базовое знание языка программирования C/C++ и некоторое понимание «устройства» современных многозадачных ОС UNIX. В качестве «испытательной площадки» для тестовых фрагментов выбрана ОСРВ QNX, что позволило с единой точки зрения взглянуть как на специфические механизмы микроядерной архитектуры QNX, так и на универсальные механизмы POSIX. В этом качестве книга может быть интересна и тем, кто не использует (и не планирует никогда использовать) ОС QNX: программистам в Linux, FreeBSD, NetBSD, Solaris и других традиционных ОС UNIX. Оглавление Предисловие Чего нет в этой книге... Благодарности Типографские соглашения Глава 1. Введение Параллелизм Семейства API Native QNX API POSIX (BSD) API System V API Глава 2. Процессы и потоки Процессы Создание нового процесса Использование командного интерпретатора Клонирование процесса Запуск нового программного кода Завершение процесса Соображения производительности Потоки Создание нового потока Атрибуты потока Присоединенность Дисциплина диспетчеризации Приоритет Отличия от POSIX Передача параметров потоку Данные потока Собственные данные потока Безопасность вызовов в потоковой среде Диспетчеризация потоков Спорадическая диспетчеризация Соображения производительности Завершение потока Возврат результата потока Уничтожение (отмена) потока Стек процедур завершения «Легковесность» потока Пример: синхронное выполнение кода Глава 3. Сигналы Традиционная обработка сигнала «Старая» модель обработки сигнала Модель надежных сигналов Модель сигналов реального времени Соображения производительности Сигналы в потоках За пределы POSIX: сигналы в сети Глава 4. Примитивы синхронизации Семафор (счетный) Операции над семафорами Создание семафора Операции блокировки Операции освобождения Получение статуса семафора Использование семафора Мьютекс Параметры мьютекса Инициализация параметров Установка граничного приоритета Определение протокола защиты от инверсии приорите Внешний доступ Разрешение рекурсивного захвата Определение типа мьютекса Освобождение параметров Операции над мьютексом Инициализация мьютекса Операции с граничным приоритетом Захват мьютекса Простой захват Попытка захвата Захват с установкой времени ожидания Освобождение мьютекса Разрушение объекта мьютекс Операции, не поддерживаемые POSIX Восстановление «мертвого» мьютекса Установка уведомления о «смерти» мьютекса Пример применения мьютекса Сравнение и эффективность Атомарные операции Условная переменная Операции над условной переменной Параметры условной переменной Инициализация параметров Параметр доступа Параметры тайм-аута Разрушение блока параметров Инициализация условной переменной Ожидание условия Простое ожидание Ожидание с тайм-аутом Выполнение условия Выполнение условия для единичного потока Выполнение условия для всех ожидающих потоков Разрушение условной переменной Ждущая блокировка Операции со ждущей блокировкой Захват и освобождение ждущей блокировки Функции ожидания Ожидание завершения потока Барьер Операции с барьерами Параметры барьера Инициализация и разрушение барьера Ожидание на барьере Блокировки чтения/записи Операции с блокировками чтения/записи Инициализация объекта блокировки Захват блокировки чтения/записи Функции блокировки по чтению Функции блокировки по записи Освобождение блокировки Использование блокировок чтения/записи Спинлок Операции со спинлоком Инициализация и разрушение спинлока Захват и освобождение спинлока Глава 5. Специфические механизмы QNX Обмен сообщениями микроядра Динамический пул потоков Менеджеры ресурсов Многопоточный менеджер Множественные каналы Сообщения или менеджер? Две стороны единого механизма Простота и трудоемкость Гибкость и мобильность Эффективность реализации Что же в итоге? Приложение: Организация обмена сообщениями Организация обмена сообщениями на основе «семейны Пример кода родительского процесса Пример кода порожденного процесса Обмен сообщениями на основе менеджера ресурсов Пример обмена сообщениями с помощью менеджера рес Код файла заголовков Код процесса-клиента Код процесса-сервера (менеджера ресурсов) Использование менеджера службы глобальных имен Код процесса-сервера, использующего службу глобал Код процесса-клиента, использующего службу глобал Заключение Литература A B C D E F G H I K L M N P Q R S T U V W Алфавитный указатель Пустая страница