QNX/UNIX: Анатомия параллелизма - Цилюрик Олег Иванович

...

Видно, как 3 клиента отправляют сообщения одновременно ([ 0000000]), поток сервера (TID = 2) немедленно получает сообщение ([ 0000000], 1-я строка), отправленное клиентом с TID = 3, два других сообщения (от клиентов с TID = 4 и 5) помещаются системой в очередь обслуживания (строки 2 и 3). После завершения обслуживания запроса от TID = 3 и ответа ([ 0000501]) поток сервера получает (извлекается из очереди ранее отправленное сообщение) сообщение от TID = 4 и так далее.

Еще содержательнее для интерпретации становится картина для большего числа потоков клиентов (здесь очередь ожидающих запросов становится гораздо длиннее, а ее поведение трудно предсказуемым - почти каждый запрос ожидает обслуживания), но эти результаты требуют намного более тщательного разбора для их осмысления:

# n1 10

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

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

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

6:  [0000000]->[0001505] ... [0002007]->[0002007]

7:  [0000000]->[0002007] ... [0002508]->[0002508]

8:  [0000000]->[0002508] ... [0003010]->[0003010]

9:  [0000000]->[0003010] ... [0003512]->[0003512]

10: [0000000]->[0003512] ... [0004014]->[0004014]

11: [0000000]->[0004014] ... [0004516]->[0004516]

12: [0000000]->[0004516] ... [0005017]->[0005018]

3:  [0005501]->[0005501] ... [0006003]->[0006003]

5:  [0008024]->[0008024] ... [0008526]->[0008526]

7:  [0008038]->[0008526] ... [0009028]->[0009028]

4:  [0009273]->[0009273] ... [0009775]->[0009775]

6:  [0010377]->[0010377] ... [0010878]->[0010878]

8:  [0010590]->[0010878] ... [0011380]->[0011380]

9:  [0010952]->[0011380] ... [0011882]->[0011882]

12: [0011297]->[0011882] ... [0012384]->[0012384]

11: [0011356]->[0012384] ... [0012886]->[0012886]

10: [0012024]->[0012886] ... [0013387]->[0013388]

3:  [0012874]->[0013388] ... [0013889]->[0013889]

7:  [0014888]->[0014888] ... [0015390]->[0015390]

4:  [0016254]->[0016254] ... [0016756]->[0016756]

5:  [0017646]->[0017646] ... [0018148]->[0018148]

6:  [0019088]->[0019088] ... [0019590]->[0019590]

11: [0020206]->[0020206] ... [0020708]->[0020708]

8:  [0020320]->[0020708] ... [0021210]->[0021210]

10: [0021078]->[0021210] ... [0021712]->[0021712]

12: [0021384]->[0021712] ... [0022213]->[0022213]

7:  [0021630]->[0022213] ... [0022715]->[0022715]

9:  [0021811]->[0022715] ... [0023217]->[0023217]

3:  [0022009]->[0023217] ... [0023719]->[0023719]

Динамический пул потоков

Динамический пул потоков не является каким-то специфическим механизмом, продиктованным именно микроядерной архитектурой QNX. Это удачная искусственная конструкция, все определения которой размещены в файле <sys/dispatch.h>. Удивительно не то, что в составе API QNX имеется такой механизм, а то, что подобные инструменты отсутствуют в других ОС.

В предыдущих примерах кода мы неоднократно создавали наборы потоков для тех или иных целей, но всем им было присуще одно: общее количество потоков в них было фиксированным на момент создания. Это и были статическиепулы потоков, разделяющих между собой работу приложения. Архитекторы QNX идут чуть дальше: они предоставляют инструментарий для создания пулов однотипных(с общей функцией потока) потоков, в которых конкретное число потоков может увеличиваться или уменьшаться синхронно с изменением нагрузки на приложение. Именно своим динамическимсоставом эта конструкция и отличается.

Динамический пул потоков нужен разработчикам QNX в первую очередь как инструмент построения многопоточных менеджеров ресурсов - основы построения сервисов ОС QNX. Но и помимо этой цели динамический пул потоков представляет собой мощнейшее средство для конструирования параллельных механизмов обработки.

Проиллюстрируем применение динамического пула потоков примером программного кода, который был нами описан в книге [4] в главе «Сервер TCP/IP... много серверов хороших и разных». По сути, это ретранслирующий TCP/IP-сервер, но сейчас это для нас неважно:

Сервер на базе динамического пула потоков

#include <pthread.h>

#include <sys/dispatch.h>

static int ls; // прослушивающий TCP-сокет

THREAD_POOL_PARAM_T* alloc(THREAD_POOL_HANDLE_T* h) {

 return (THREAD_POOL_PARAM_T*)h;

}

// функция блокирования пула потоков

THREAD_POOL_PARAM_T* block(THREAD_POOL_PARAM_T* p) {

 int rs = accept(ls, NULL, NULL);

 if (rs < 0) errx("accept error");

 return(THREAD_POOL_PARAM_T*)rs;

}

int handler(THREAD_POOL_PARAM_T* p) {

 retrans((int)p);

 close((int)p);

 delay(250);

 cout << pthread_self() << flush;

 return 0;

}