Опубликован: 06.12.2004 | Доступ: свободный | Студентов: 1180 / 143 | Оценка: 4.76 / 4.29 | Длительность: 20:58:00
ISBN: 978-5-9556-0021-5
Тема: Программирование
Специальности: Программист, Архитектор программного обеспечения
Теги:
Лекция 1:
Потоки управления
Описанный выше атрибут "область планирования конкуренции", способный принимать значения PTHREAD_SCOPE_SYSTEM и PTHREAD_SCOPE_PROCESS, обслуживают функции pthread_attr_getscope() и pthread_attr_setscope() (см. листинг 1.8).
#include <pthread.h>
int pthread_attr_getscope (
const pthread_attr_t *restrict attr,
int *restrict contentionscope);
int pthread_attr_setscope (
pthread_attr_t *attr,
int contentionscope);
Листинг
1.8.
Описание функций pthread_attr_getscope() и pthread_attr_setscope().
При создании потока управления все рассмотренные выше атрибуты планирования, в зависимости от значения PTHREAD_INHERIT_SCHED или PTHREAD_EXPLICIT_SCHED атрибута inheritsched, могут наследоваться у создающего потока или извлекаться из атрибутного объекта. Для опроса и изменения этого атрибута предназначены функции pthread_attr_getinheritsched() и pthread_attr_setinheritsched() (см. листинг 1.9).
#include <pthread.h>
int pthread_attr_getinheritsched (
const pthread_attr_t *restrict attr,
int *restrict inheritsched);
int pthread_attr_setinheritsched (
pthread_attr_t *attr,
int inheritsched);
Листинг
1.9.
Описание функций pthread_attr_getinheritsched() и pthread_attr_setinheritsched().
Атрибут обособленности потока управления, присутствующий в атрибутном объекте, можно опросить и установить посредством функций pthread_attr_getdetachstate() и pthread_attr_setdetachstate() (см. листинг 1.10).
#include <pthread.h>
int pthread_attr_getdetachstate (
const pthread_attr_t *attr,
int *detachstate);
int pthread_attr_setdetachstate (
pthread_attr_t *attr,
int detachstate);
Листинг
1.10.
Описание функций pthread_attr_getdetachstate() и pthread_attr_setdetachstate().
Напомним, что значение этого атрибута ( PTHREAD_CREATE_DETACHED или PTHREAD_CREATE_JOINABLE ) определяет, будет ли поток управления создан как обособленный или присоединяемый, то есть доступный другим потокам для ожидания завершения. Подразумеваемым является значение PTHREAD_CREATE_JOINABLE.
Значения атрибутов планирования могут задаваться не только при создании потока управления. Стандарт POSIX-2001 предоставляет средства для их динамического изменения и опроса (см. листинг 1.11).
#include <pthread.h>
int pthread_getschedparam (
pthread_t thread, int *restrict policy,
struct sched_param *restrict param);
int pthread_setschedparam (
pthread_t thread, int policy,
const struct sched_param *param);
Листинг
1.11.
Описание функций pthread_getschedparam() и pthread_setschedparam().
Отметим две тонкости, связанные с функцией pthread_setschedparam(). Во-первых, возможно, что для ее успешного вызова процесс должен обладать соответствующими привилегиями. Во-вторых, реализация не обязана поддерживать динамический переход к политике спорадического планирования ( SCHED_SPORADIC ) (как, впрочем, и саму эту политику ).
Если требуется изменить лишь приоритет планирования, не меняя политику, проще воспользоваться функцией pthread_setschedprio() (см. листинг 1.12), которая, правда, является новой и в исторически сложившихся реализациях может отсутствовать.
#include <pthread.h>
int pthread_setschedprio (
pthread_t thread, int prio);
Листинг
1.12.
Описание функции pthread_setschedprio().
Сходную направленность, но более глобальный характер имеют функции pthread_getconcurrency() и pthread_setconcurrency() (см. листинг 1.13), позволяющие опросить и изменить уровень параллелизма выполнения потоков управления.
#include <pthread.h> int pthread_getconcurrency (void); int pthread_setconcurrency (int new_level);Листинг 1.13. Описание функций pthread_getconcurrency() и pthread_setconcurrency().
По умолчанию операционная система предоставляет возможность параллельно проявлять активность некоему "достаточному числу" потоков управления в процессе, так, чтобы это не вело к перерасходу системных ресурсов. Некоторым приложениям, однако, может требоваться более высокий уровень параллелизма ; это требование они могут передать ОС в виде значения аргумента new_level функции pthread_setconcurrency(). Впрочем, с точки зрения операционной системы это всего лишь просьба или рекомендация; стандарт не специфицирует реально устанавливаемый уровень.
Нулевое значение аргумента new_level означает переход к подразумеваемому уровню параллелизма, как если бы функция pthread_setconcurrency() ранее не вызывалась.
Функция pthread_getconcurrency() в качестве результата возвращает значение уровня параллелизма, установленное предыдущим вызовом pthread_setconcurrency(). Если такового не было, выдается нуль.
Отметим, что изменение уровня параллелизма не рекомендуется использовать при реализации библиотечных функций, так как это может конфликтовать с запросами приложений.
К числу атрибутов потока управления можно отнести обслуживающие его часы процессорного времени. Для выяснения их идентификатора достаточно обратиться к функции pthread_getcpuclockid() (см. листинг 1.14).
#include <pthread.h>
#include <time.h>
int pthread_getcpuclockid (
pthread_t thread_id,
clockid_t *clock_id);
Листинг
1.14.
Описание функции pthread_getcpuclockid().
Еще один атрибут потока управления – маска блокированных сигналов. Поток может опросить и/или изменить ее посредством вызова функции pthread_sigmask() (см. листинг 1.15) – аналога рассмотренной в курсе [1] функции sigprocmask().
#include <signal.h>
int pthread_sigmask (
int how, const sigset_t *restrict set,
sigset_t *restrict oset);
Листинг
1.15.
Описание функции pthread_sigmask().
На листинге 1.16 приведен пример программы, использующей большинство описанных выше функций для опроса и изменения атрибутов потоков управления. Возможные результаты работы этой программы показаны на листинге 1.17.
/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */
/* Программа опрашивает атрибуты потоков управления */
/* и изменяет некоторые из них */
/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */
#define _XOPEN_SOURCE 600
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <assert.h>
int main (void) {
pthread_t ct_id; /* Идентификатор текущего потока управления */
pthread_attr_t patob; /* Атрибутный объект для создания потоков управления */
int res; /* Переменная для запоминания результатов "потоковых" функций */
void *stackaddr; /* Начало стека как атрибут потока управления */
size_t atrsize; /* Размеры как атрибуты потока управления */
/* Структура с параметрами планирования */
struct sched_param shdprm;
char *spname; /* Названия политики планирования, области */
/* планирования конкуренции и т.п. */
printf ("Идентификатор текущего потока управления: %lx\n",
(ct_id = pthread_self ()));
if ((errno = pthread_attr_init (&patob)) != 0) {
perror ("PTHREAD_ATTR_INIT");
return (errno);
}
printf ("Значения, установленные системой "
"в атрибутном объекте\n");
if ((errno = pthread_attr_getstack (&patob, &stackaddr,
&atrsize)) != 0) {
perror ("PTHREAD_ATTR_GETSTACK");
return (errno);
}
printf ("Адрес начала стека: %p\n", stackaddr);
printf ("Размер стека: %d\n", atrsize);
assert (pthread_attr_getguardsize (&patob, &atrsize) == 0);
printf ("Размер защитной области: %d\n", atrsize);
assert (pthread_attr_getschedparam (&patob, &shdprm) == 0);
assert (pthread_attr_getschedpolicy (&patob, &res) == 0);
switch (res) {
case SCHED_FIFO:
spname = "Планирование по очереди";
break;
case SCHED_RR:
spname = "Циклическое планирование";
break;
case SCHED_OTHER:
spname = "Прочее планирование";
break;
default:
spname = "Неизвестная политика планирования";
}
printf ("Политика планирования: %s\n", spname);
printf ("Приоритет планирования: %d\n",
shdprm.sched_priority);
assert (pthread_attr_getscope (&patob, &res) == 0);
switch (res) {
case PTHREAD_SCOPE_SYSTEM:
spname = "Система";
break;
case PTHREAD_SCOPE_PROCESS:
spname = "Процесс";
break;
default:
spname = "Неизвестная область планирования "
"конкуренции";
}
printf ("Область планирования конкуренции: %s\n", spname);
assert (pthread_attr_getinheritsched (&patob, &res) == 0);
switch (res) {
case PTHREAD_INHERIT_SCHED:
spname = "Наследуются у родительского потока";
break;
case PTHREAD_EXPLICIT_SCHED:
spname = "Извлекаются из атрибутного объекта";
break;
default:
spname = "Устанавливаются неизвестным образом";
}
printf ("Атрибуты планирования: %s\n", spname);
assert (pthread_attr_getdetachstate (&patob, &res) == 0);
switch (res) {
case PTHREAD_CREATE_JOINABLE:
spname = "Присоединяемые";
break;
case PTHREAD_CREATE_DETACHED:
spname = "Обособленные";
break;
default:
spname = "Неизвестные";
}
printf ("Потоки управления создаются как: %s\n", spname);
/* Изменим значения атрибутов планирования и уровня */
/* параллелизма */
shdprm.sched_priority = 1;
if ((errno = pthread_setschedparam (ct_id, SCHED_RR,
&shdprm)) != 0) {
perror ("PTHREAD_SETSCHEDPARAM");
}
if ((errno = pthread_setconcurrency (8192)) != 0) {
perror ("PTHREAD_SETCONCURRENCY");
}
printf ("\nТекущие значения атрибутов потоков управления\n");
assert (pthread_getschedparam (ct_id, &res, &shdprm) == 0);
switch (res) {
case SCHED_FIFO:
spname = "Планирование по очереди";
break;
case SCHED_RR:
spname = "Циклическое планирование";
break;
case SCHED_OTHER:
spname = "Прочее планирование";
break;
default:
spname = "Неизвестная политика планирования";
}
printf ("Политика планирования: %s\n", spname);
printf ("Приоритет планирования: %d\n",
shdprm.sched_priority);
printf ("Уровень параллелизма: %d\n",
pthread_getconcurrency());
return 0;
}
Листинг
1.16.
Пример программы, опрашивающей и изменяющей значения атрибутов потоков управления.
Идентификатор текущего потока управления: 400
Значения, установленные системой в атрибутном объекте
Адрес начала стека: 0xffe01000
Размер стека: 2093056
Размер защитной области: 4096
Политика планирования: Прочее планирование
Приоритет планирования: 0
Область планирования конкуренции: Система
Атрибуты планирования: Извлекаются из атрибутного объекта
Потоки управления создаются как: Присоединяемые
Текущие значения атрибутов потоков управления
Политика планирования: Циклическое планирование
Приоритет планирования: 1
Уровень параллелизма: 8192
Листинг
1.17.
Возможные результаты работы программы, опрашивающей и изменяющей значения атрибутов потоков управления.
Листинг 1.18 содержит результаты выполнения упрощенного варианта этой же программы (без вызовов функций pthread_attr_getstack(), pthread_attr_getguardsize(), pthread_getconcurrency(), pthread_setconcurrency() и без соответствующих выдач) для операционной системы реального времени oc2000, соответствующей подмножеству требований стандарта POSIX-2001.
Идентификатор текущего потока управления: f31ae0
Значения, установленные системой в атрибутном объекте
Политика планирования: Планирование по очереди
Приоритет планирования: 100
Область планирования конкуренции: Процесс
Атрибуты планирования: Извлекаются из атрибутного объекта
Потоки управления создаются как: Присоединяемые
Текущие значения атрибутов потоков управления
Политика планирования: Циклическое планирование
Приоритет планирования: 1
Листинг
1.18.
Возможные результаты работы программы, опрашивающей и изменяющей значения атрибутов потоков управления, для операционной системы реального времени oc2000.
