QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

  delay((long)rand_r(&s) * D / RAND_MAX + 1);

  sem_post(&sem); // объект данных произведен

 }

 for (i = 0; i < T; i++) pthread_cancel(tid[i + 1]);

 return NULL;

}

static char *str; // строка результирующей диагностики

static volatile unsigned ind = 0;

void* reader(void*) {

 char tid[8];

 sprintf(tid, "%X", pthread_self());

 unsigned int s = rand();

 pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, NULL);

 while(true) {

  sem_wait(&sem); // получен объект данных

  str[atomic_add_value(&ind, 1)] = *tid;

  pthread_testcancel();

  delay((long)rand_r(&s) * D * T / RAND_MAX + 1);

 }

 return NULL;

}

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

 unsigned long N = 1000;

 int opt, val;

 while ((opt = getopt(argc, argv, "n:t:")) != -1) {

  switch(opt) {

  case 'n':

   if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

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

   if (val > 0) N = val;

   break;

  case 't':

   if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

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

   if (val > 0) T = val;

   break;

  default:

   exit(EXIT_FAILURE);

  }

 }

 str = new char[N + 1];

 tid = new pthread_t[T + 1];

 if (sem_init(&sem, 0, 0))

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

 if (pthread_create(tid, NULL, writer, (void*)N) >= EOK)

  perror("writer create error"), exit(EXIT_FAILURE);

 for (int i = 0; i < T; i++)

  if (pthread_create(tid + i + 1, NULL, reader, NULL) != EOK)

   perror("reader create error"), exit(EXIT_FAILURE);

 for (int i = 0; i < T; i++)

  pthread_join(tid[i], NULL);

 sem_destroy(&sem);

 delete [] tid;

 str[ind] = '\0';

 cout << str << endl;

 delete [] str;

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

Вот как выглядит результат выполнения этой программы (во избежание внесения дополнительного синхронизма в качестве общего числа циклов «производства» и числа потоков потребителей выбраны взаимно простые числа):

# sy22 -n200 -t13

3456789ABCDEF7936A8547E39DCB45F67A59B84D37EC64F395B6AEF78B9DF34CB53B86A5FEDF975B3A8EC46FB8AD954736FA78C3ED46F7B594EC7B83AC6F9D4BCE569A73F86BCAD74C536EB79F5C8DA5B463EFBC7D937AEC85FDE4566CAF69DE7F385CA6

Хорошо видно, как строго последовательный поначалу порядок доступа потребителей к объектам данных десинхронизируется и становится хаотическим: каждый освободившийся потребитель приступает к работе над следующим объектом данных, как только тот становится доступен.

Атомарные операции

Атомарные операции не относятся к элементам синхронизации параллельных ветвей программы. Но им следует уделить внимание по двум причинам. Во-первых, атомарные операции — это простое и эффективное средство, позволяющее во многих случаях избежать использования механизмов синхронизации. А во-вторых, атомарные операции зачастую выпадают из рассмотрения из-за их двойственного положения: при обсуждении параллелизма и синхронизации они не рассматриваются, потому что не являются элементами синхронизации, а при обсуждении последовательных программ не рассматриваются потому, что здесь в них просто нет необходимости.

Атомарные операции — это операции, для которых гарантируется их непрерываемость даже при выполнении на симметричных мультипроцессорных платформах. Выполнение атомарных операций не прерывается даже асинхронными аппаратными прерываниями. Таким образом, эта группа операций является также и безопасной в многопоточном окружении.