Олег Цилюрик - QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

EDEADLK— вызывающий поток уже является владельцем указанного объекта синхронизации; он захватил его, используя блокировку по записи, и повторная блокировка по чтению привела бы к полному блокированию потока;

EINVAL— неверный параметр вызова: либо rwlуказывает на неинициализированный объект блокировки чтения/записи, либо время тайм-аута absзадано меньше нуля или равно или выше предельного значения 1000 миллионов;

ETIMEDOUT— не удалось захватить блокировку до истечения срока тайм-аута.

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t* rwl);

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t* rwl);

int pthread_rwlock_timedwrlock(pthread_rwlock_t* rwlock,

const struct timespec* abs_timeout);

Функции этой группы предназначены для эксклюзивного захвата объекта синхронизации и использования его для блокирования по записи. Блокировка по записи, в отличие от блокировки по чтению, не допускает совместного исполнения защищаемого участка кода (ни пишущими, ни читающими потоками). Так же как в группе функций блокировки по чтению, в этой группе присутствуют функции простого захвата, попытки захвата и захвата с тайм-аутом ожидания освобождения.

Функция pthread_rwlock_wrlock()возвращает следующие значения:

EOK— успешное выполнение;

EAGAIN— при первом использовании статически инициированной блокировки чтения/записи ( PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER) недостаточно системных ресурсов для инициализации блокировки чтения/записи;

EDEADLK— вызывающий поток уже является владельцем блокировки в эксклюзивном режиме;

EFAULT— сбой при обращении ядра к rwl;

EINVAL— rwlуказывает на неверный объект блокировки чтения/записи.

Функция pthread_rwlock_trywrlock()возвращает значения:

EOK— успешное выполнение;

EAGAIN— при первом использовании статически инициированной блокировки чтения/записи ( PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER) недостаточно системных ресурсов для инициализации блокировки чтения/записи;

EBUSY— блокировка уже захвачена в режиме чтения или записи;

EDEADLK— вызывающий поток уже является владельцем блокировки в эксклюзивном режиме;

EFAULT— сбой при обращении ядра к rwl;

EINVAL— rwlуказывает на неверный объект блокировки чтения/записи.

Функция pthread_rwlock_timedwrlock()возвращает значения:

EOK— успешное выполнение;

EAGAIN— система не может захватить блокировку по записи, поскольку достигнуто максимальное число блокировок по записи для данного объекта;

EDEADLK— вызывающий поток уже является владельцем блокировки в эксклюзивном режиме;

EINVAL— неверный параметр вызова: либо rwlуказывает на неинициализированный объект блокировки чтения/записи, либо время тайм-аута abs задано меньше нуля или равно или выше предельного значения 1000 миллионов;

ETIMEDOUT— не удалось захватить блокировку до истечения заданного срока тайм-аута.

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t* rwl);

Функция освобождает захваченный любым образом объект блокировки чтения/записи. Если объект был захвачен в режиме множественного использования (блокировки по чтению), то количество его освобождений должно равняться количеству захватов.

Возвращаемые значения:

EOK— успешное завершение;

EAGAIN— при первом использовании статически инициированной блокировки чтения/записи ( PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER) недостаточно системных ресурсов для инициализации блокировки чтения/записи;

EFAULT— ядро не смогло обратиться к объекту rwl;

EINVAL— объект rwlуказывает на неверно инициированный объект блокировки чтения/записи;

EPERM— нет потоков, захвативших объект rwlв режиме чтения или записи, или вызывающий поток не владеет блокировкой в режиме записи.

Построим приложение, использующее блокировку чтения/записи ( файл sy10.cc ):

#include

#include

#include

// сколь угодно сложные элементы внутренней базы данных

// приложения; в примере мы используем их простейший вид

typedef int element;

// база данных приложения - динамический список элементов

class dbase : public list {

static const int READ_DELAY = 1, WRITE_DELAY = 2;

public:

// операция "добавить в базу данных"

void add(const element& e) {

int pos = size() * rand() / RAND_MAX;

list::iterator p = begin();

for (int i = 0; i < pos; i++) p++;

insert(p, e);

delay(WRITE_DELAY);

}

// операция "найти в базе данных"

int pos(const element& e) {

int n = 0;

for (list::iterator i = begin(); i != end(); i++, n++)

if (*i == e) {

delay(READ_DELAY);

break;

}

if (n == size()) n = -1;

return n;

}

} data;

inline element erand(unsigned long n) {

return (element)((n * rand()) / RAND_MAX);

}

inline bool wrand(double p) {

return (double)rand() / (double)RAND_MAX < p;

}

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

// общее число обращений приложения к базе данных

static unsigned long n = 1000;

// вероятность обновления базы данных при обращении

static double p = .1;

unsigned long m;

if (argc > 1 && (m = atoll(argv[1])) ! = 0) n = m;

double q;

if (argc > 2 && (q = atof(argv[2])) != 0) p = q;

// начальное заполнение базы данных

for (int i = 0; i < n; i++) data.add(erand(n));

// тактовая частота процессора (для измерения времени)

const uint64_t cps = SYSPAGE_ENTRY(qtime)->cycles_per_sec;

// последовательность n обращений к базе данных,

// из них p*n требуют обновления списка, а остальные

// (1-p)*n требуют только выборки данных:

uint64_t t = ClockCycles();

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

element e = erand(n);

if (!wrand(p)) data.pos(e);

else data.add(e);

}

t = ((ClockCycles() - t) * 1000000000) / cps;

cout << "evaluation time: " << (double)t / 1.E9

<< " sec." << endl;

return EXIT_SUCCESS;

}

Перед нами простейшая последовательная программа, которая массированно читает свою базу данных и изредка ее модифицирует. Для выполнения реальных операций чтения/записи данных программе необходимо выполнять некоторые достаточно продолжительные операции. В приведенном коде эти операции имитируются задержками delay(WRITE_DELAY)и delay(READ_DELAY).

Возникает совершенно естественное желание преобразовать последовательные запросы к данным в параллельные ( файл sy11.cc ). Для этого преобразуем структуру списка элементов, с которым работаем:

class dbase : public list {

static const int READ_DELAY = 1, WRITE_DELAY = 2;

pthread_mutex_t loc;

public: