ПВТ - весна 2015 - Лекция 2. POSIX Threads. Основные понятия многопоточного программирования

Лекция 2. POSIX Threads.
Жизненный цикл потоков.
Планирование. Критические секции.
Синхронизация
Пазников Алексей Александрович
Кафедра вычислительных систем СибГУТИ
Сайт курса: http://cpct.sibsutis.ru/~apaznikov/teaching/
Q/A: https://piazza.com/sibsutis.ru/spring2015/pct2015spring
Параллельные вычислительные технологии
Весна 2015 (Parallel Computing Technologies, PCT 15)

POSIX threads (pthreads)
▪ POSIX: Portable Operating Systems Interface
for uniX
▪ Стандартный API для работы с потоками в
UNIX-подобных системах с 1995 г.
(IEEE/ANSI 1003.1c-1995)
▪ Низкоуровневый интерфейс для
многопоточного программирования в среде
C/UNIX
▪ Основа для других высокоуровных моделей
(C++11-threads, OpenMP, Java threads, etc)
2

Модель pthreads
▪ Модель fork-join: потоки могут порождать (spawn,
start) другие потоки и ждать их завершения.
▪ Выполнение потоков планируется ОС, они могут
выполняться последовательно или
параллельно, могут назначаться на
произвольные ядра.
▪ Потоки работают независимо, асинхронно.
▪ Для координации доступа должны использоваться
механизмы (мьютексы, условные переменные и
др.) взаимного исключения
3

Жизненный цикл
потоков
4

Модель pthreads
Поток а
(основной)
Поток b
Поток c
Поток d
Поток e
spawn
spawn
spawn
spawn
join
join
join
join
5

Как использовать
▪ Подключить заголовочный файл <pthread.h>
▪ Все функции начинаются с префикса pthread_
▪ Проверять код ошибки (if (rc != 0) { … })
▪ Компилировать
gcc -Wall -pedantic -O2 -pthread
-o prog prog.c
6

Порождение потока
int pthread_create(pthread_t *tid,
const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *) fun,
void *arg);
tid - идентификатор потока (для завершения,
синхронизации и т.д.)
attr - параметры потока (например, минимальный
размер стека)
fun - функция для запуска (принимает и возвращает
указатель void*)
arg - аргументы функции
7

Порождение и завершение потока
работа ожидание
pthread_create() pthread_join(t2)
pthread_exit(status)
T1
T2
8

Отмена потока
pthread_cancel(t1)
T1
T2
[pthread_exit]
9

Порождение и завершение потоков - пример
void *func_a(void *);
void *func_b(void *);
void *func_c(void *);
void *func_d(void *);
void *func_e(void *);
pthread_t ta, tb, tc, td, te, tmain;
10

Порождение и завершение потоков - пример (прод.)
void *func_a(void *arg)
{
sleep(1);
pthread_create(&td, &attr, func_d, NULL);
sleep(3);
/* same as pthread_exit((void*)123); */
return((void *) 123);
}
11

void *func_b(void *arg)
{
sleep(4);
pthread_exit(NULL);
}
12

void *func_c(void *arg)
{
int err;
if (err = pthread_join(tmain, &status)) {
printf(“pthread_join failed:%s”, strerror(err));
exit(1);
}
sleep(1);
pthread_create(&tb, &attr, func_b, NULL);
sleep(4);
pthread_exit((void *) 321);
}
13

void *func_d(void *arg)
{
pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, NULL);
pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);
sleep(1);
pthread_create(&te, &attr, func_e, NULL);
sleep(5);
return((void *) 111);
}
14

void *func_e(void *arg)
{
sleep(3);
if (err = pthread_join(ta, &status)) {
printf(“pthread_join failed: %s”,
strerror(err));
exit(1);
}
sleep(2);
if (err = pthread_join(tc, &status)) {
strerror(err));
exit(1);
}
15

if (err = pthread_join(td, &status)) {
strerror(err));
exit(1);
}
sleep(1);
pthread_exit((void *) 88);
}
16

int main()
{
main_thr = pthread_self();
sleep(1);
pthread_create(&ta, &attr, func_a, NULL);
sleep(1);
pthread_create(&tc, &attr, func_c, NULL);
sleep(2);
pthread_cancel(td);
sleep(1);
pthread_exit((void *) NULL);
}
17

Порождение и завершение потоков - пример
Ejoin(A) join(C)
“зомби”
join(D)
D
A
main
C
B
create cancel join
cancel(D)
join(main)
18

Передача аргументов потоку
typedef struct bounds {
int threadnum;
int begin;
int end;
} bounds_t;
int main() {
pthread_t tid[nthreads];
int ti, rc;
bounds_t *bounds_arg = (bounds_t *)
malloc(sizeof(bounds_t) * nthreads);
for (ti = 0; ti < nthreads; ti++) {
bounds_arg[ti].threadnum = ti;
bounds_arg[ti].begin = ti * 10 + 1;
bounds_arg[ti].end = (ti + 1) * 10;
pthread_create(&tid[ti], NULL, thread_func, &bounds_arg[ti]);
}
/* join all threads... */
free(bounds_arg);
19

void *thread_func(void *arg) {
struct bounds *mybounds;
mybounds = (struct bounds *) arg;
printf("hello, i am %d thread, my bounds: %d and %dn",
mybounds->threadnum, mybounds->begin, mybounds->end);
pthread_exit(NULL);
}
20

void *thread_func(void *arg) {
struct bounds *mybounds;
mybounds = (struct bounds *) arg;
printf("hello, i am %d thread, my bounds: %d and %dn",
mybounds->threadnum, mybounds->begin, mybounds->end);
pthread_exit(NULL);
}
21
$ ./args
hello, i am 3 thread, my bounds: 31 and 40

Планирование
выполнения потоков
22

Планирование на основе квантования (round-robin, sliced)
T1
T2
23

Точное планирование с приоритетами
T1
T2
запрос ответ
24

Чем может быть вызвана активация потока
1. Синхронизация (synchronization). T1 запрашивает
мьютекс, и если он занят потоком T2, то Т1 встаёт в
очередь, тем самым давая возможность другим потокам
запуститься.
2. Вытеснение (preemption). Происходит событие, в
результате которого высокоприоритетный поток Т2 может
запуститься. Тогда поток Т1 с низким приоритетом
вытесняется, и Т2 запускается.
3. Уступание (yielding). Программист явно вызывает
sched_yield() во время работы Т1, и тогда планировщик
ищет другой поток Т2, который может запуститься, и
запускает его.
4. Квантование (time-slicing). Квант времени для потока Т1
истёк. Тогда поток Т2 получает квант и запускается.
25

Состояния потока
1. Активный (active). Выполняется на
процессоре.
2. Готов запуститься (runnable).
Может и хочет запуститься, но пока
нет ресурсов.
3. Сон (sleeping). Ождиает изменения
состояния переменной синхронизации.
4. Зомби (zombie). Поток закончил своё
выполнение и ждёт, когда его ресурсы
заберут.
Sync.
Variabe
26

Схема перехода состояний потока
Runnable
Active
ZombieSleeping
Dispatch
Preempt
Exit
Sleep
Wakeup
27

Пример планирования потоков
T1 T2 T3
lock
unlock
lock
Held 1
Sleepers ⚫
Time
0
lock
unlock
lock1
T2 ⚫
Held 1
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock2
Held 0
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock3
Held 1
Sleepers ⚫
SIG
28

T1 T2 T3
lock
unlock
lock
Held 1
Sleepers ⚫
Time
0
lock
unlock
lock1
T2 ⚫
Held 1
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock2
Held 0
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock3
Held 1
Sleepers ⚫
SIG
pthread_mutex_lock();
/* критическая секция */
pthread_mutex_unlock()
lock
unlock
29

T1 T2 T3
lock
unlock
lock
Held 1
Sleepers ⚫
Time
0
lock
unlock
lock1
T2 ⚫
Held 1
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock2
Held 0
Sleepers ⚫
lock
unlock
lock3
Held 1
Sleepers ⚫
SIG
30

Как задать политику планирования в pthread
struct sched_param {
int sched_priority;
};
int pthread_setschedparam(pthread_t thread,
int policy,
const struct sched_param *param);
int pthread_getschedparam(pthread_t thread,
int *policy,
struct sched_param *param);
Real-time policies:
● SCHED_FIFO
● SCHED_RR
● SCHED_DEADLINE
Normal policies:
● SCHED_OTHER
● SCHED_BATCH
● SCHED_IDLE
0
1..99
31

Нормальное планирование: SCHED_OTHER
SCHED_OTHER
▪ Планирование с разделением времени по
умолчанию в Linux.
▪ Используется динамический приоритет,
основанный на значении nice value (nice,
setpriority, sched_setattr), которое повышается
каждый раз, когда поток может запуститься
(runnable), но откладывается планировщиком.
▪ Обеспечивает справедливое (fair) планирование.
32

Нормальное планирование: SCHED_BATCH
SCHED_BATCH (начиная с 2.6.16)
▪ Похоже на SCHED_OTHER (планирует потоки в
соответствии с динамическим приоритетом)
▪ Планировщик всегда предполагает, что поток
требователен к ресурсу процессора (CPU-intensive).
▪ Планировщик назначает штрафы (penalty) на
активацию потока.
▪ Для неинтерактивных задач, выполняющих большой
объем вычислений без уменьшение значения nice или
▪ В задачах, для которых требуется детерминированное
поведение при планировании (пакетная обработка
задач - batch processing). 33

Нормальное планирование: SCHED_BATCH
SCHED_IDLE (начиная с 2.6.23)
▪ Планирование низкоприоритетных задач.
▪ Приоритет со значением nice ниже +19.
34

Real-time политики планирования: SCHED_FIFO
⬤
⬤
⬤
Приоритет
T3 ⬤ T4 ⬤
T1 ⬤
T2
Sleeping Runnable
35

Real-time политики планирования: SCHED_RR
⬤
⬤
⬤
Приоритет
T3 ⬤ T4 ⬤
T1 ⬤
T2
Sleeping Runnable
36

Real-time политики планирования: SCHED_DEADLINE
SCHED_DEADLINE (начиная с 3.14)
● Спорадическая модель планирования.
● Основан на алгоритмах GEDF (Global Earliest Deadline
First) и CBS (Constant Bandwidth Server)
● Спорадическое пакет задач (sporadic task) -
последовательность задач, где каждая задача
запускается не более 1 раза за период.
● Каждая задача также имеет относительный дедлайн
(relative deadline), до которого она должна
завершиться, и время вычислений, в течение
которого она будет занимать процессор.
37

SCHED_DEADLINE (начиная с 3.14)
● Момент, когда пакет задач должен начаться
выполняться из-за того, что пришла новая задача,
называется время поступления.
● Время начала выполнения - это время, когда пакет
начинает выполняться.
● Абсолютный дедлайн = относительный дедлайн +
время поступления.
38

T1время выполнения
время поступления
время начала
абсолютный дедлайн
относительный дедлайн
период
39

▪ CBS гарантирует невмешательствуо пакетов между собой путём
остановки потоков, которые пытаются выполняться больше
отведённого им времени (runtime)
▪ Ядро предотвращает ситуации, когда нельзя выполнить
планирование потоков с политикой SCHED_DEADLINE
(например, проверяется, достаточно ли будет имеющихся
процессоров)
▪ Потоки с политикой SCHED_DEADLINE имеют
наивысший приоритет! (среди всех других политик)
T1время выполнения
время поступления
время начала
абсолютный дедлайн
дедлайн (sched_deadline)
период (sched_period)
sched_runtime
40

Правила использования real-time политик планирования
▪ По возможности, никогда не использовать real-
time политики.
▪ Если вам требуется полное внимание
пользователя на чём-то постоянно
изменяющемся (движение курсора, поток
видео или аудио)
▪ Осуществление обратной связи и контроль
(управление машинами, роботами)
▪ Сбор и обработка статистики в реальном
времени.
41

Советы
▪ Оптимизируйте работу кэша
▫ Переключения контекста вызывают
копирование кэша - это очень долго.
▫ Используйте привязку выполнения потоков
к ядрам процессора (processor affinity).
▪ Если вы много думаете об планировании -
вероятно, вы делаете что-то не так.
42

Взаимное исключение
потоков. Критические
секции
43

Проблема взаимного исключения
44
while (!bDone)
{
DWORD rc = glpi(buffer, &returnLength);
if (FALSE == rc) {
if (GetLastError() == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER) {
if (buffer)
free(buffer);
buffer =
reinterpret_cast<PSYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMAT
ION>( ::malloc( returnLength ) );
if (NULL == buffer) {
// allocation failed
return;
}
}
else {
// System error
// _tprintf(TEXT("nError %dn"), GetLastError());
return;
}
}
while (!bDone)
{
if (FALSE == rc) {
if (buffer)
free(buffer);
buffer =
return;
}
}
else {
// System error
return;
}
}T1
T2

while (!bDone)
{
if (FALSE == rc) {
if (buffer)
free(buffer);
buffer =
return;
}
}
else {
// System error
return;
}
}
while (!bDone)
{
if (FALSE == rc) {
if (buffer)
free(buffer);
buffer =
return;
}
}
else {
// System error
return;
}
}
45
T1
T2

Записать значение
переменной i в регистр
(регистр = 5)
Поток A: i = i + 1
t
Увеличить содержимое
регистра (регистр = 6)
Сохранить значение
регистра в перменную i
Записать значение
переменной i в регистр
Поток B: i = i + 1
Увеличить содержимое
регистра (регистр = 6)
Сохранить значение
регистра в перменную i
i
5
5
6
6
46

bal = GetBalance(account);
bal += bal * InterestRate;
PutBalance(account, bal);
bal += deposit;
Поток 1 Поток 2
● Критическая секция - участок кода, доступ к которого
должен обеспечиваться полностью без прерываний.
● ВСЕ общие данные должны быть защищены.
● Общие данные - те, к которым могут иметь доступ
несколько потоков (глобальные, статические
переменные и др.).
47

bal += bal * InterestRate;
bal += deposit;
Реализация синхронизация требует аппаратной поддержки
атомарной операции test and set (проверить и установить).
test_and_set(address)
{
result = Memory[address]
Memory[address] = 1
return result;
}
Установить новое значение
(обычно 1) в ячейку и
возвратить старое
значение.
48

Простейшая реализация взаимного исключения
// инициализация (к моменту вызова CriticalSection
// не гарантируется, что skip == false)
skip = false
function CriticalSection() {
while test_and_set(lock) = true
skip // ждать, пока не получится захватить
// только один поток может быть в критической секции
critical section
// освободить критическую секцию
lock = false
}
49

Простейшая реализация взаимного исключения
enter_region: ; Начало функции
tsl reg, flag ; Выполнить test_and_set.
; flag - разделяемая переменная,
; которая копируется в регистр
; и затем устанавливается в 1.
cmp reg, #0 ; Был flag равен 0 в entry_region?
jnz enter_region ; Перейти на начало, если reg ≠ 0
; то есть flag ≠ 0 на входе
ret ; Выход. Флаг был равен 0 на входе.
; Если достигли этой точки, значит
; мы внутри критической секции!
leave_region:
move flag, #0 ; записать 0 во флаг
ret ; вернуться в вызывающую функцию
50

Мьютексы
/* инициализация мьютекса */
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
/* или */
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
/* уничтожение мьютекса (освобождение ресурсов) */
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
/* заблокировать мьютекс */
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
/* заблокировать мьютекс и не ожидать разблокировки */
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
/* разблокировать мьютекс */
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
51

Мьютексы
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
T1
Priority:0
T2
Priority:1
T3
Priority:2
T3 ⚫
Held 1
Sleepers ⚫ T2 ⚫
lock
lock lock
52

Диаграмма выполнения потоков - пример 1
T1
T2
запереть мьютекс
(попытаться)
отпереть мьютекскритическая секция
53

Диаграмма выполнения потоков - пример 2
T1
T2
запереть мьютекс
отпереть мьютекскритическая секция
54

Вставка и удаление из списка
void add(list_t *item)
{
pthread_mutex_lock(&lock);
item->next = request;
list = item;
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
item_t *remove()
{
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Item 2 Item 1Item 3List
55

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Поток 1 Поток 2 t
56

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Item 4 add(item4)
57

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Item 4
58

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Item 4
59

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Item 4
Поток 3:
remove()
60

{
list = item;
}
list_t *remove()
{
/* sleeping */
/* sleeping */
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
Поток 3:
remove()
61

Тупиковые ситуации (deadlocks)
▪ Поток пытается дважды захватить один и тот же мьютекс
▪ Два мьютекса. Один поток удерживает первый мьютекс и
пытается запереть второй мьютекс, в то время как второй
поток удерживает второй мьютекс и пытается запереть
первый мьютекс.
А B
АB
T1 T2
62

Предотвращение дедлоков
▪ Жёстко определить порядок захвата ресурсов.
А B
А
А
B
T1
T2
А B
АB
63

Пример работы двух мьютексов
int hash_func(fp) { }
pthread_mutex_t hashlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
struct elem *ht[SIZE];
struct elem {
int count;
pthread_mutex_t lock;
struct elem *next;
int id;
/* … */
}
64

/* добавить новый объект */
struct elem *elem_alloc(void) {
struct elem *ep;
int idx;
if ((ep = malloc(sizeof(struct elem))) != NULL) {
ep->count = 1;
if (pthread_mutex_init(&fp->lock, NULL) != 0) {
free(ep);
return NULL;
}
idx = hash_func(ep);
pthread_mutex_lock(&hashlock);
ep->next = ht[idx];
ht[idx] = ep->next;
pthread_mutex_lock(&ep->lock);
pthread_mutex_unlock(&hashlock);
/* продолжение инициализации */
pthread_mutex_unlock(&fp->lock);
}
return ep;
65

/* добавить ссылку на объект */
void add_reference(struct elem *ep) {
ep->count++;
pthread_mutex_unlock(&ep->lock);
}
/* найти существующий объект */
struct elem *find_elem(int id) {
struct elem *ep;
int idx;
idx = hash_func(ep);
for (ep = ht[idx]; ep != NULL; ep = ep->next) {
if (ep->id == id) {
add_reference(ep); break;
}
}
return ep;
} 66

void elem_release(struct elem *ep) { /* осободить ссылку на объект */
int idx;
if (ep->count == 1) { /* последняя ссылка */
/* необходима повторная проверка условия */
if (ep->count != 1) {
ep->count--;
return;
}
/* … найти и удалить из списка … */
pthread_mutex_destroy(&ep->lock);
} else {
ep->count--; pthread_mutex_unlock(&ep->lock);
}
67

Пример работы двух мьютексов - упрощение
void elem_release(struct elem *ep) { /* осободить ссылку на объект */
int idx;
if (--ep->count == 0) { /* последняя ссылка */
/* необходима повторная проверка условия */
if (ep->count != 1) {
ep->count--;
return;
}
/* … найти и удалить из списка … */
pthread_mutex_destroy(&ep->lock);
} else {
ep->count--; pthread_mutex_unlock(&ep->lock);
}
68

Выбор критических секций
При разработке многопоточных программ необходимо
учитывать балланс между эффективностью
блокировки и её сложностью, которые определяются
детализацией (“зернистостью”) критической секции.
▪ Грубая детализация (coarse-grained) критических
секций - низкая эффективность, но простота
разработки и поддержания кода.
▪ Мелкая детализация (fine-grained) критических
секция - высокая эффективность (которая может
снизиться из-за избыточного количества критических
секций), но сложность кода
69

Блокировка чтения/записи
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
/* особождение ресурсов, уничтожение мьютекса */
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
70

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
/* особождение ресурсов, уничтожение мьютекса */
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
/* захватить мьютекс на чтение */
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
/* захватить мьютекс на запись */
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
/* освободить мьютекс */
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
71

Current
writer
0
Current
readers
1
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
read
T1
72

T1
Current
writer
0
Current
readers
2
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2
read read
73

T1
Current
writer
0
Current
readers
2
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read
write
T3 ⚫
74

T1
T4 ⚫
Current
writer
0
Current
readers
2
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read
write
T4 T5
read write
T3 ⚫ T5 ⚫
75

T1
T4 ⚫
Current
writer
0
Current
readers
2
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read
write
T4 T5
read write
T3 ⚫ T5 ⚫
T6 T7
read read
T6 ⚫
T7 ⚫
76

T1
T4 ⚫
Current
writer
1
Current
readers
0
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read write
T4 T5
read write
T5 ⚫
T6 T7
read read
T6 ⚫
T7 ⚫
77

T1
T4 ⚫
Current
writer
1
Current
readers
0
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read write
T4 T5
read
write
T6 T7
read read
T6 ⚫
T7 ⚫
78

T1
Current
writer
0
Current
readers
3
Sleeping
writers ⚫
Sleeping
readers ⚫
t
T2 T3
read read write
T4 T5
read write
T6 T7
read read
79

Блокировка чтения/записи - пример
void add(item_t *item)
{
pthread_rwlock_wrlock(&lock);
list = item;
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
item_t *remove()
{
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
item_t *find(int id) {
pthread_rwlock_rdlock(&lock);
for (item = list; item != NULL; item = item->next) {
if (item->id == id) {
return item; break;
}
}
}
80

Блокировка чтения/записи - пример
void add(item_t *item)
{
list = item;
}
item_t *remove()
{
item = item->next;
list = list->next;
return request;
}
item_t *find(int id) {
pthread_rwlock_rdlock(&lock);
for (item = list; item != NULL; item = item->next) {
if (item->id == id) {
return item; break;
}
}
}
Блокировки чтения/записи не масштабируются
из-за того, что при увеличении числа потоков
все потоки обращаются к структуре,
обеспечивающей подсчёт читающих потоков
и модифицируют её. Это вызывает очень
частое обновление кэш-линии, в которой
хранится эта структура.
81

Рекурсивные мьютексы
▪ Рекурсивный мьютекс позволяет одному и тому же
потоку многократно запирать мьютекс, не отпирая его.
▪ Мьютекс освобождается тогда, когда количество
отпираний совпадает с количеством запираний.
int pthread_mutexattr_getpshared(const pthread_mutexattr_t
*restrict attr,
int *restrict pshared);
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr,
int pshared);
pshared:
▫ PTHREAD_MUTEX_NORMAL - стандартный мьютекс, не производит
дополнительную проверку на наличие ошибок
▫ PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK - мьютекс, которые выполняет проверку на
наличие ошибок
▫ PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE - рекурсивный мьютекс
82

Рекурсивные мьютексы
func1
lock(x->lock)
...
func2(x)
...
unlock(x->lock)
func2
lock(x->lock)
...
unlock(x->lock)
func1(x);
...
func2(x);
83

Рекурсивные мьютексы. Альтернативный вариант
func1
lock(x->lock)
...
func2_unlocked(x)
...
unlock(x->lock)
func2
lock(x->lock)
func2_unlocked()
unlock(x->lock)
func1(x);
...
func2(x);
func2_unlocked
84

Инверсия приоритетов
Поток Т1 с низким приоритетом удерживает мьютекс, который
необходим Т2 с высоким приоритетом. Во время удержания поток Т1
вытесняется потоком Т3 со средним приоритетом. В результате
поток Т2 зависит от освобождения мьютекса потоком Т1.
T1
Prior: 0
Runnable
T2
Prior: 2
Sleep
T3
Prior: 1
Active
lock(M1)
lock(M1)
unlock(M1)
T2 ⚫
Held 1
Sleepers ⚫
85

Инверсия приоритетов. Решения
■ Priority Ceiling Mutex
Устанавливается максимальный приоритет для потока, который захватывает
мьютекс. Каждый поток, который захватывает мьютек, автоматически
получает этот приоритет (даже если у него был ниже).
int pthread_mutexattr_getprioceiling(const pthread_mutexattr_t
*restrict attr, int *restrict prioceiling);
int pthread_mutexattr_setprioceiling(pthread_mutexattr_t *attr,
int prioceiling);
int pthread_mutex_getprioceiling(const pthread_mutex_t *mutex,
int *restrict prioceiling);
int pthread_mutex_setprioceiling(pthread_mutex_t *restrict mutex,
int prioceiling, int *restrict old_ceiling);
■ Priority Inheritance Mutexes
Поток Т1 захватывает мьютекс без изменения своего приоритета. Когда
второй поток Т2 пытается захватить, владелец Т1 мьютекса получает
приоритет потока Т2.
86

Последовательный захват (convoying, starvation)
▪ Потоки Т1 и Т2 используют мьютекс М1 для работы,
удерживая его значительное время. При этом основую
часть работы они выполняют в критической секции.
▪ Допустим Т1 захватывает М1. Т2, попытавшись захватить
мьютекс, засыпает. Тогда, после того, как Т1 освободит
мьютекс, он может успеть снова его захватить до того, как
проснётся Т1.
T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
критическая секция
пробуждение
T2
Обычный случай
87

▪ Потоки Т1 и Т2 используют мьютекс М1 для работы,
удерживая его значительное время. При этом основую
часть работы они выполняют в критической секции.
▪ Допустим Т1 захватывает М1. Т2, попытавшись захватить
мьютекс, засыпает. Тогда, после того, как Т1 освободит
мьютекс, он может успеть снова его захватить до того, как
проснётся Т1.
T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
T2
Т1 повторно захватывает мьютекс
88

Решение - использование FIFO-мьютекса: владелец
мьютекса (Т1) после освобождения мьютекса
автоматически передаёт права на захват мьютекса
первому потоку в очереди, который ожидает освобождения
мьютекса.
T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
T2
Использование FIFO-мьютекса
89

Проблема обедающих философов
90

91
Цикл жизни
философа:
1. размышлять
2. взять вилки
3. есть
4. отдать вилки

92
Взаимная
блокировка!

Проблема обедающих философов: решение 1
93
Один из философов
берёт вилки в другом
порядке

pthread_mutex_t fork[N];
void *philosopher(void *arg) {
int* phil_idx = (int*) arg; /* 0, 1, ..., N – 1 */
int first_fork, second_fork;
for (;;) {
first_fork = phil_idx;
second_fork = (phil_idx + 1) % N;
pthread_mutex_lock(fork[first_fork]);
pthread_mutex_lock(fork[second_fork]);
eat();
pthread_mutex_unlock(fork[first_fork]);
pthread_mutex_unlock(fork[second_fork]);
reflect();
}
return 0;
} 94

95
Установить
иерархию
вилок
Недостаток:
непрактичность
алгоритма
1 2
3
4
5

96
Проверить,
свободны ли
обе вилки,
затем взять.
Недостаток:
голодание

Семафоры (Semaphores)
▪ Ограничивает число потоков, которые могут зайти в
заданный участок кода.
▪ Семафор - это счетчик s = 0, …, ∞
▪ Операции:
▫ sem_post - увеличивает значение семафора
▫ sem_wait - пытается уменьшить значение семафора (и
это удаётся сделать,
если s > 0).
98
s = 4
участок кода

Семафоры (Semaphores) в pthreads
/* проинициализировать семафор */
int sem_init(sem_t *sem, int pshared,
unsigned int value);
/* уничтожить семафор */
int sem_destroy(sem_t *sem);
/* уменьшить семафор на 1
* (заблокировать единицу ресурса) */
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem,
const struct timespec *abs_timeout);
/* увеличить семафор на 1
* (разблокировать единицу ресурса) */
int sem_post(sem_t *sem);
99

Семафоры (Semaphores) - пример работы
T1
sem_wait
T5 ⚫
Held 0
Sleepers ⚫
T2
sem_post
T3
sem_post
T4
sem_wait
T5
sem_wait
100

Семафоры (Semaphores) - пример работы
работа
ожидание
wait
post
T1
T2
T3
T4
T5
101

Семафоры. Пример: производитель/потребитель
/* безопасная версия sem_wait, учитывающая
* прерывания во время выполнения sem_wait */
void _sem_wait(sem_t *sem)
{
while (sem_wait(sem) != 0) { }
}
/* получить по сети запрос и выделить под него память */
request_t *get_request()
{
request_t *request;
request_t = (request*) malloc(sizeof(request_t));
request->data = read_from_net();
return request;
}
102

sem_init(&request_length, 0);
...
/* производитель */
void *producer(void *arg) {
request_t *request;
for (;; ) {
request = get_request(); /* получить запрос */
add(request); /* добавить в список */
sem_post(&request_lenght); /* увеличить семафор */
}
}
/* обработать поступивший запрос */
void process_request(request_t *request) {
process(request->data);
free(request);
} 103

/* потребитель */
void *consumer(void *arg) {
request_t *request;
for (;;) {
_sem_wait(&request_lenght); /* уменьшить семафор */
request = remove(); /* удалить запрос */
process_request(request); /* обработать запрос */
}
}
104

Производитель/потребитель с ограничением длины очереди
sem_init(&request_slots, queue_length);
...
/* производитель ресурсов проверяет, есть ли свободные
* слоты для нового запроса и добавляет запрос */
void *producer(void *arg)
{
request_t *request;
for (;;) {
request = get_request();
_sem_wait(&request_slots);
add(request);
sem_post(&request_length);
}
}
105

/* потребитель проверяет, есть ли запросы,
* затем увеличивает семафор свободных слотов
* и обрабатывает запрос */
void *consumer(void *arg)
{
request_t *request;
for (;;) {
_sem_wait(&requests_lenght);
request = remove();
sem_post(&request_slots);
process_request(request);
}
}
106

Производитель/потребитель на основе циклического буфера
107
39
2
11
0
1
10
48
57
6
Циклический
буфер
Запись с буфер
(заполнение)
Чтение из буфера
(опустошение)
Позиция
чтения
Позиция
записи

108
39
2
11
0
1
10
48
57
6
буфер
Позиция
чтения
Позиция
записи
Реализация циклического буфера:
▪ На основе массива
▪ На основе связанного списка

109
sem_init(&request_slots, buf_length);
...
request_t *request;
for (;;) {
request = get_request();
_sem_wait(&request_slots);
pthread_mutex_lock(lock);
buf[write_pos] = request;
write_pos = (write_pos + 1) % buf_len;
pthread_mutex_unlock(lock);
sem_post(&request_length);
}
}

{
request_t *request;
for (;;) {
_sem_wait(&requests_lenght);
pthread_mutex_lock(lock);
request = buf[read_pos];
read_pos = (read_pos + 1) % buf_len;
pthread_mutex_unlock(lock);
sem_post(&request_slots);
}
}
110

Условные переменные (Condition variables)
▪ Условные переменные позволяют потока ожидать
наступления некоторого события, избегая состояния
гонки.
▪ Сами условные переменные защищаются мьютексами.
▪ Условные переменные - обобщение семафоров.
/* инициализация условных переменных */
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
const pthread_condattr_t *restrict attr);
/* или */
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
/* освободить ресурсы, занимаемые условной переменной */
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
111

/* ожидать наступления события cond */
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
/* ожидать наступления события не дольше timeout */
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespec *restrict abstime);
/* возобновить работу одного потока,
ожидающего наступления события cond */
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
/* возобновить работу всех потоков,
* ожидающих наступления события cond */
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
112

lock()
while (condition != true)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
condition = true
unlock()
wakeup!
113

T1 T2 T3
wait wait wait
T4
signal
T1 ⚫
Held 0
Sleepers ⚫ T2 ⚫ T3 ⚫
114

T1 T2 T3
wait wait wait
T4
signal
T1 ⚫
Held 0
pthread_cond_signal
115

T1 T2 T3
wait wait wait
T4
signal
T2 ⚫
Held 0
Sleepers ⚫ T3 ⚫
116

T1 T2 T3
wait wait wait
T4
signal
T1 ⚫
Held 0
pthread_cond_broadcast
117

T1 T2 T3
wait wait wait
T4
signal
Held 0
Sleepers ⚫
118

Условные переменные
pthread_mutex_lock(&m);
while (!condition) {
pthread_cond_wait(&c, &m);
}
do_something();
pthread_mutex_unlock(&m);
pthread_mutex_lock(&m);
condition = true;
pthead_mutex_unlock(&m);
pthread_cond_signal(&c);
119

struct msg {
struct msg *m_next;
/* ... другие поля структуры ... */
};
struct msg *workq;
pthread_cond_t qready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t qlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
120

void process_msg(void)
{
struct msg *mp;
for (;;) {
pthread_mutex_lock(&qlock);
while (workq == NULL)
pthread_cond_wait(&qready, &qlock);
mp = workq;
workq = mp->m_next;
pthread_mutex_unlock(&qlock);
/* теперь обрабатываем сообщение */
}
}
121

void enqueue_msg(struct msg *mp)
{
pthread_mutex_lock(&qlock);
mp->m_next = workq;
workq = mp;
pthread_mutex_unlock(&qlock);
pthread_cond_signal(&qready);
}
122

Проблема дополнительного ожидания
lock()
while (condition != true)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 1
pthread_cond_wait(&cond,
&mutex);
123

Проблема дополнительного ожидания - 1 случай
lock()
while (condition)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
pthread_cond_broadcast()
124

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
125

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
126

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
127

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
128

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
129

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
130

T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
T2
T3
131

lock()
while (condition)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
sleeping…
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
132

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
133

lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
lock()
while (condition)
{
unlock()
awakened
lock()
}
unlock()
/* continue */
Поток 3
134

T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
T2
T3
135

T1
работа
ожидание
запереть
отпереть
T2
T3
136

/* производитель (на основе условных переменных) */
void *producer(void *arg)
{
request_t *request;
for (;;) {
pthread_mutex_lock(&request_lock);
while (length >= queue_length)
pthread_cond_wait(&request_producer,
&requests_lock);
add(request);
lenght++;
pthread_mutex_unlock(&request_lock);
pthread_cond_signal(&request_consumer);
}
}
137

/* потребитель (на основе условных переменных) */
{
request_t *request;
for (;;) {
while (length == 0)
pthread_cond_wait(&request_consumer,
&requests_lock);
request = remove();
length--;
pthread_cond_signal(&request_producer);
}
} 138

139
39
2
11
0
1
10
48
57
6
буфер
Позиция
чтения
Позиция
записи

request_t *request;
for (;;) {
while (length >= queue_length)
pthread_cond_wait(&request_producer,
&requests_lock);
buf[write_pos] = request;
write_pos = (write_pos + 1) % buf_len;
count++; /* число заполненных ячеек */
pthread_cond_signal(&request_consumer);
}
}
140

void *consumer(void *arg) {
request_t *request;
for (;;) {
while (length == 0)
pthread_cond_wait(&request_consumer,
&requests_lock);
request = buf[read_pos];
read_pos = (read_pos + 1) % buf_len;
pthread_cond_signal(&request_producer);
}
}
141

Задача о спящем парикмахере
142
Посетители
Парикмахер

143
В салоне никого нет, парикмахер спит

144
Посетитель садится в кресло, парикмахер его стрижёт.

145
Парикмахер занят, посетитель садится в кресло, засыпает.

146
Парикмахер занят, посетитель садится в кресло, засыпает.

147
Парикмахер закончил стричь, будит посетителя, стрижёт его.

Задача о спящем парикмахере - решение
/* true, если парикмахер ожидает посетителя и сидит в кресле */
bool barber = false;
/* true, если посетитель сел в кресло но парикмахер ещё не занят */
bool chair = false;
/* true, если выходная дверь открыта, но посетитель ещё
* не вышел */
bool open = false;
/* получает сигнал, когда barber == true */
pthread_cond_t barber_available;
/* получает сигнал, когда chair == true */
pthread_cond_t chair_occupied;
/* получает сигнал, когда open == true */
pthread_cond_t door_open;
/* получает сигнал, когда open == false */
pthread_cond_t customer_left;
148

/* посетитель */
void customer(void *arg) { get_haircut(); }
void get_haircut() { /* подстричься */
pthread_mutex_lock(barber_lock);
while (barber == false) /* ожидание освобождение парикмахера */
pthread_cond_wait(barber_available);
barber = false; /* парикмахер больше не спит */
chair = true; /* посетитель занимает кресло */
pthread_mutex_unlock(barber_lock);
pthread_cond_signal(chair_occupied);
/* ... стрижка ... */
pthread_mutex_lock(door_lock);
while (open == false) /* ждём пока парикмахер откроет дверь */
pthread_cond_wait(door_open);
open = false; /* выходим */
pthread_mutex_unlock(door_lock)
pthread_cond_signal(customer_left);
} 149

void *barber(void *arg) {
for (;;) {
get_next_customer(); /* позвать следующего клиента */
finished_cut(); /* закончить стрижку */
}
}
/* позвать следующего клиента */
void get_next_customer() {
barber = true; /* парикмахер сводобен */
pthread_cond_signal(barber_available); /* позвать посетителя */
pthread_mutex_lock(chair_lock);
while (chair == false) /* ожидать, пока посетитель не сядет */
pthread_cond_wait(chair_occupied); /* в кресло */
chair = false; /* кресло занято */
pthread_mutex_unlock(chair_lock);
}
150

/* закончить стрижку */
void finished_cut() {
open = true; /* открыть дверь */
pthread_cond_signal(door_open); /* пригласить клиента */
pthread_mutex_lock(door_lock);
while (open == true) /* дождаться, пока */
pthread_cond_wait(customer_left); /* клиент выйдет */
pthread_mutex_unlock(door_lock);
}
151

Мониторы
● Потокобезопасная инкапсюляция общих данных
● В С - путём объявления всех переменных внутри
функции, которая выполняет доступ
● В С++ - инкапсюляция путем создания объекта
● Мониторы “заставляют” пользователя совершать
действия над общими переменным через код
монитора.
● Мониторы, однако, не позволяют реализовать все
типы блокировок (например, пересекующиеся
блокировки или использование неблокирующих
“trylock” блокировок).
152

Мониторы. Реализация на С
/* реализация счётчика count - суммы всех i */
void count(int i)
{
static int count = 0;
static pthread_mutex_t countlock =
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_lock(&countlock);
count += i;
i = count;
pthread_mutex_unlock(&countlock);
return i;
}
153

Мониторы. Реализация на С++
class Monitor
{
pthread_mutex_t *mutex;
public:
Monitor(pthread_mutex_t *m);
virtual ~Monitor();
};
Monitor::Monitor(pthread_mutex_t *m) {
mutex = m;
pthread_mutex_lock(mutex);
}
Monitor::~Monitor() {
pthread_mutex_unlock(mutex);
}
154

Мониторы. Реализация на С++
void foo()
{
Monitor m(&data_lock);
int temp;
// ...
func(temp);
// ...
// Вызов деструктора снимает блокировку
}
155

Спинлоки
▪ Спинлоки подобны мьютексам, но
▪ Это более простой и быстрый механизм
синхронизации (“test&set” или что-то ещё)
▪ Поток, пытаясь запереть спинлок, не блокируется
(если спинлок занят) - вместо этого он циклически
пробует запереть спинлок, пока это у него не получится.
▪ Подходит для мелкозернистого параллелизма (КС
небольшая и блокируется на короткий срок).
▪ Критическая секция является местом частого
возникновения конфликтов.
▪ Для многоядерных систем.
▪ Проблема с приоритетами потоков!
156

Спинлоки
/* инициализация */
int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock,
int pshared);
/* уничтожение */
int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock);
/* запирание мьютекса */
int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);
/* отпирание мьютекса */
int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);
157

Спинлоки
pthread_spinlock_t spinlock;
rc = pthread_spin_init(&spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
if (rc != 0)
/* … */
/* … */
pthread_spin_lock(&spinlock);
/* “лёгкая” критическая секция,
* которая выполняется очень быстро */
if a[i] > k
count++;
pthread_spin_unlock(&spinlock);
/* … */
pthread_spin_destory(&spinlock);
158

Барьеры
▪ Позволяют выполнить синхронизацию для множества
потоков.
▪ Достигшие барьера потоки блокируются до тех пор,
пока все потоки множества не достигнут барьера.
▫ По достижении барьера, поток уменьшает счётчик
барьера и засыпает.
▫ Когда последний поток достигает барьера, он уменьшает
счётчик до 0 и разблокирует все потоки.
159

Барьеры
потоков.
160

Барьеры
потоков.
161

Барьеры
потоков.
162

Барьеры
потоков.
163

Барьеры
потоков.
164

Барьеры
/* инициализация и уничтожение */
int pthread_barrier_init(pthread_barrier_t *restrict barrier,
const pthread_barrierattr_t *restrict attr,
unsigned count);
int pthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t *barrier);
/* синхронизовать потоки в точке вызова функции */
int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *barrier);
/* инициализация уничтожение атрибутов */
int pthread_barrierattr_init(pthread_barrierattr_t *attr);
int pthread_barrierattr_destroy(pthread_barrierattr_t *attr);
/* задание атрибутов (PTHREAD_PROCESS_SHARED, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE)*/
int pthread_barrierattr_getpshared(const pthread_barrierattr_t
*restrict attr,
int *restrict pshared);
int pthread_barrierattr_setpshared(pthread_barrierattr_t *attr,
int pshared);
165

Барьеры
T1
работа
T3
T4
ожидание
T1
pthread_barrier_wait(&B) [B_cntr = 0]
pthread_barrier_init(&B,4)
166

Барьеры. Пример
1. Проинициализировать массив а.
2. Параллельно домножить все элемента массива на k.
3. Вывести полученный массив на экран.
4. Параллельно вычислить квадратный корень над
всеми элементами массива.
6. Параллельно вычислить остаток от деления на 2
всех элементов массива.
167

Барьеры
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <pthread.h>
enum { SIZE = 20, NTHREADS = 4, K = 100 };
pthread_barrier_t oper_barrier, output_barrier;
int *volatile a;
168

Барьеры
int main(int argc, const char *argv[]) {
pthread_t tid[NTHREADS];
int threadnum[NTHREADS];
int rc, ithr, i;
pthread_barrier_init(&oper_barrier, NULL, NTHREADS + 1);
pthread_barrier_init(&output_barrier, NULL, NTHREADS + 1);
a = (int *) malloc(SIZE * sizeof(int));
/* Serial initialization */
srand(time(NULL));
for (i = 0; i < SIZE; i++) {
a[i] = rand() % 100;
}
169

Барьеры
for (ithr = 0; ithr < NTHREADS; ithr++) {
threadnum[ithr] = ithr;
rc = pthread_create(&tid[ithr], NULL,
&thread, &threadnum[ithr]);
if (rc != 0) {
fprintf(stderr, "pthread_create failed()"); free(a);
return 1;
}
}
pthread_barrier_wait(&opt_barrier);
printf("nArray after 1st stage:n");
for (i = 0; i < SIZE; i++) printf("%d ", a[i]);
fflush(stdout);
pthread_barrier_wait(&output_barrier);
pthread_barrier_wait(&oper_barrier);
170

Барьеры
printf("nnArray after 2nd stage:n");
fflush(stdout);
for (ithr = 0; ithr < NTHREADS; ithr++)
pthread_join(tid[ithr], NULL);
printf("nnArray after 3rd stage:n");
pthread_barrier_destroy(&oper_barrier);
pthread_barrier_destroy(&output_barrier);
free(a);
return 0;
}
171

Барьеры
void *thread(void *arg) {
int i, *threadnum = (int *) arg;
int lower_bound = *threadnum * (SIZE / NTHREADS);
int upper_bound = lower_bound + SIZE / NTHREADS;
for (i = lower_bound; i < upper_bound; i++)
a[i] = a[i] * K;
for (i = lower_bound; i < upper_bound; i++)
a[i] = sqrt(a[i]);
for (i = lower_bound; i < upper_bound; i++) {
a[i] = a[i] % 2;
return NULL;
} 172

ПВТ - весна 2015 - Лекция 2. POSIX Threads. Основные понятия многопоточного программирования

More Related Content

What's hot

Similar to ПВТ - весна 2015 - Лекция 2. POSIX Threads. Основные понятия многопоточного программирования

More from Alexey Paznikov

ПВТ - весна 2015 - Лекция 2. POSIX Threads. Основные понятия многопоточного программирования