Системное программирование в среде Windows

• Подчиненное планирование (master-slave scheduling). Только один, главный (master) облегченный поток, в данном случае — основной, принимает решения относительно того, какой облегченный поток должен выполняться, и этот облегченный поток всегда уступает управление главному облегченный потоке. На рис. 7.5 главным является облегченный поток 1.

• Равноправное планирование (peer-to-peer scheduling). Облегченный поток сам определяет, какой из других облегченных потоков должен выполняться следующим. Определение очередного облегченного потока может базироваться на таких стратегиях, как круговое планирование (round-robin scheduling), приоритетное планирование на основании схемы приоритетов и тому подобное. По принципу равноправного планирования реализуются сопрограммы. На рис. 7.5 такого типа передача управления осуществляется между облегченными потоками 0 и 2.

Резюме

Windows поддерживает потоки, которые планируются независимо друг от друга, но разделяют адресное пространство и ресурсы одного и того же процесса. Потоки дают программисту возможность упростить программу и использовать параллелизм выполнения задач для повышения производительности приложения. Потоки могут обеспечивать выигрыш в производительности даже в однопроцессорных системах.

В следующих главах

Рассмотрение темы синхронизации, которое начинается в главе 8 с описания и сравнительного анализа объектов синхронизации Windows, продолжается в главах 9 и 10 обсуждением более сложных вопросов синхронизации с привлечением многочисленных примеров. В главе 11 реализуется сервер с многопоточной поддержкой; он показан на рис. 7.1.

Дополнительная литература

Windows

Книга [1] полностью посвящена потокам Win32. Также заслуживают внимания книги [26] и [7]. В то же время во многих из этих и других книг не учтены новшества, появившиеся в Windows 2000, XP и Server 2003. 

UNIX и Pthreads

В книге [40] применение потоков в UNIX не рассматривается, однако для изучения этой темы можно порекомендовать книгу [6]. В этой книге даются многочисленные рекомендации, касающиеся проектирования и реализации многопоточных программ. Приведенная в ней информация применима в равной степени как к потокам Pthreads, так и к потокам Windows, и многие примеры без труда переносятся в Windows. В ней также хорошо изложены модели "хозяин/рабочий", "клиент/сервер" и конвейерная модель, и представление Бутенхофа (Butenhof) было положено в основу описания указанных моделей в данной главе.

Упражнения

7.1. Реализуйте набор функций, позволяющий приостанавливать и возобновлять выполнение потоков, и, кроме того, получать значение счетчика приостановок потоков.

7.2. Сравните производительность программ параллельного поиска, одна из которых использует потоки (программа 7.1, GrepMT), а другая — процессы (программа 6.1, GrepMP). Сравните полученные результаты с теми, которые приведены в приложении В.

7.3. Проведите дополнительное исследование производительности программы GrepMT для случаев, когда файлы находятся на различных дисках или являются сетевыми файлами. Определите также выигрыш в производительности, если таковой будет наблюдаться, в случае SMP-систем.

7.4. Измените программу 7.1, GrepMT, таким образом, чтобы она выводила результаты в той очередности, в какой файлы указаны в командной строке. Сказываются ли эти изменения каким-либо образом на показателях производительности?

7.5. Дополнительно усовершенствуйте программу 7.1, GrepMT, таким образом, чтобы она выводила время, потребовавшееся для выполнения каждого из потоков. Для этого вам понадобится функция GetThreadTimes, аналогичная функции GetProcessTimes, которая была использована в главе 6. Указанное усовершенствование сможет работать лишь в Windows NT4 и более поздних версиях.

7.6. На Web-сайте книги находится многопоточная программа подсчета слов, wcMT.c, структура которой аналогична структуре программы grepMT.c. Там же находится версия этой программы, wcMTx, в которую были намеренно введены некоторые дефекты. Попытайтесь найти и устранить указанные дефекты, в том числе и синтаксические ошибки, не сверяясь с корректным решением. Кроме того, создайте тестовые примеры, иллюстрирующие эти дефекты, и выполните эксперименты по определению производительно сти, аналогичные тем, которые предлагались для программы grepMT. На Web-сайте находится также однопоточная версия упомянутой программы, wcST.c, которую можно использовать для того, чтобы определить, обеспечивают ли потоки выигрыш в производительности по сравнению с последовательной обработкой.

7.7. На Web-сайте находится программа grepMTx.c, в которой имеются дефекты, связанные с нарушением базовых правил, соблюдение которых необходимо для безопасного выполнения нескольких потоков. Опишите, к чему это приводит, а также найдите и устраните ошибки.