Олег Цилюрик - QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

if (nolast = i->noblock) break;

// последовательная пересылка сигнала следующему потоку

if (nolast) kill(getpid(), SIGNUM);

// ... когда пересылать больше некому -

// переинициализация масок

else

for (vector::iterator i = tharray.begin();

i != tharray.end(); i++)

i->noblock = (SignalProcmask(0, i->tid, SIG_UNBLOCK, &sig, NULL) != -1);

}

}

int main() {

// переопределение реакции ^C в старой манере

signal(SIGINT, endhandler);

// маска блокирования-разблокирования

sigemptyset(&sig);

sigaddset(&sig, SIGNUM);

// блокировка в главном потоке приложения

sigprocmask(SIG_BLOCK, &sig, NULL);

cout << "Process " << getpid() << ", waiting for signal " << SIGNUM << endl;

// установка обработчика (для дочерних потоков)

struct sigaction act;

act.sa_mask = sig;

act.sa_sigaction = handler;

act.sa_flags = SA_SIGINFO;

if (sigaction(SIGNUM, &act, NULL) < 0) perror("set signal handler: ");

const int thrnum = 3;

for (int i = 0; i < thrnum; i++) {

threcord threc = { 0, false };

pthread_create(&threc.tid, NULL, threadfunc, (void*)i);

tharray.push_back(three);

}

pause();

// сюда мы попадаем после ^C для завершающих операций...

tharray.erase(tharray.begin(), tharray.end());

cout << "Clean vector" << endl;

}

Это приложение, в отличие от предыдущих, построено уже с использованием специфики С++, в нем используется контейнерный класс vectorиз библиотеки STL (Standard Template Library). Может быть множество вариаций на подобную тему. Приведенное нами приложение (как одна из вариаций) только подтверждает, что принятая в QNX модель достаточна для описания самых неожиданных потребностей. Логика работы приложения крайне проста: получая сигнал, поток блокирует повторную реакцию на этот сигнал, после чего возбуждает дубликат полученного сигнала от своего имени.

Показанное приложение в значительной степени искусственно и неэффективно. Мы приводим его здесь не как образец того, «как нужно делать», а только как иллюстрацию гибкости возможностей, предоставляемых в области параллельного программирования. При некоторой изобретательности можно заставить программу вести себя согласно вашим капризам, какими бы изощренными они ни оказались.

Запускаем полученное приложение:

# s10

Process 2089006, waiting for signal 41

После чего с другого терминала пошлем приложению ожидаемый им сигнал, например командой:

# kill -41 2089006

Посылаем этот сигнал несколько раз (в данном случае 3) и получаем вывод от приложения:

SIG = 41; TID = 4

SIG = 41; TID = 2

SIG = 41; TID = 3

SIG = 41; TID = 3

SIG = 41; TID = 4

SIG = 41; TID = 2

SIG = 41; TID = 2

SIG = 41; TID = 3

SIG = 41; TID = 4

^C

Clean vector

Видно, что реакция на каждый сигнал возбуждается несколько раз (по числу потоков), каждый раз выполняясь в контексте разного потока (TID). Интересно и изменение порядка активизации потоков от сигнала к сигналу, то есть потоки в очереди ожидающих «перетасовываются» при поступлении каждого сигнала.

В приложение добавлена реакция на ^C (сигнал SIGINT):

• начиная с некоторой сложности приложений, их завершению должна обязательно предшествовать некоторая последовательность действий; в данном случае мы условно показываем очистку вектора состояний потоков;

• реакция на SIGINTвыполнена в «ненадежной» манере в смешении с моделью очереди сигналов для SIGRTMIN, что показывает возможность смешанного применения всех моделей в рамках одного приложения; все определяется требованиями и вопросами удобства.

Как мы уже видели, тот факт, что обработчик сигнала выполняется в контексте потока, который разблокировал реакцию на этот сигнал (независимо от того, в момент выполнения какого потока приходит сигнал), позволяет реализовать в обработчике сигнала обработку любой сложности в интересах этого потока. Для этого лишь требуется разместить все области данных, запрашиваемые в этой обработке, не в стеке потока (объявленные как локальные переменные потоковой функции), а в области собственных данных потока, которые мы детально рассмотрели ранее. Схематично это можно показать в коде так:

• Положим, нам нужно уведомлять о некоторых событиях N потоков.

Будем использовать для этого сигналы SIGRTMIN… SIGRTMIN + (N - 1):

for (int i = SIGRTMIN, i < SIGRTMIN + N; i++) {

pthread_create(NULL, NULL, threadfunc, (void*)(i));

}

• При запуске Nпотоков (из главного потока) потоковые функции, помимо устанавливания своих индивидуальных сигнальных масок (в точности так, как это показано выше в листинге «Чередование потоковых сигналов»), размещают экземпляры собственных потоковых данных:

class DataBlock {

~DataBlock(void) {...}

};

static pthread_key_t key;

static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

static void destructor(void* db) { delete (DataBlock*)db; }

static void once_creator(void) {

pthread_key_create(&key, destructor);

}

void* threadfunc(void* data) {

// надлежащим образом маскируем сигналы

// ...

// это произойдет только в первом потоке из N

pthread_once(&once, once_creator);

DataBlock* pdb = new DataBlock(...);

pthread_setspecific(key, pdb);

// Теперь поток может пользоваться данными *pdb, как и локальными!

// цикл ожидания приходящих сигналов:

while (true) pause();

}

Все потоки используют один и тот же обработчик для всех сигналов; он выполняет одни и те же действия, но над различными объектами данных. Над каким объектом данных выполнить действие, обработчик «узнает» из контекста потока, в котором он выполняется:

static void handler(int signo, siginfo_t* info, void* context) {

DataBlock* pdb = (DataBlock*)pthread_getspecific(key);

// выполняем действия для своего потока ...

}

• Теперь, например из главного потока процесса (главный поток выбран для простоты - источником сигнала может быть произвольный поток, даже не этого процесса), требуемое действие вызывается возбуждением соответствующего сигнала:

sigqueue(getpid(), SIGRTMIN + K, val);

Это только скелетная схема, но на ее основе можно строить развитые протоколы обработки данных (пример взят из работоспособного приложения).

А теперь, «на закуску», посмотрим справочную информацию по системной команде kill(послать сигнал). Вы, должно быть, помните, что в QNX есть дополнительная возможность получить справку по любой команде системы, используя команду # use <���имя-команды>. Более того, вы можете и в любое свое приложение встроить возможность получения интерактивной справки. Как это происходит, описано в [4]. Итак:

# use kill

kill - terminate or signal processes (POSIX)

kill [-signal_name|-signal_number] pid ...