QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

Цилюрик Олег Иванович

Целесообразность привлечения блокировки чтения/записи возникает тогда, когда все множество потоков может быть отчетливо разделено на две группы: потоки, только считывающие защищаемые блокировкой данные (читатели), и потоки, модифицирующие эти данные (писатели). Такая ситуация традиционно возникает в области работы с объемными, сложно структурированными данными.

При использовании блокировки чтения/записи, в отличие от других ранее рассмотренных механизмов, вводится различие между получением такой блокировки для считывания и записи. При этом действуют следующие правила:

• Любое количество потоков

может заблокировать ресурс для считывания, если ни один поток не заблокировал его по записи.

• Наличие множественных блокировок по чтению не препятствует (не блокирует) ни одному из потоков-читателей выполнять свои операции с ресурсом.

• Блокировка по записи может быть установлена, только если ни один поток не блокирует ресурс ни по чтению, ни по записи.

• Блокировка по записи запрещает дальнейшую блокировку ресурса (блокирует запрашивающий процесс) и по чтению, и по записи.

Функции работы с блокировками чтения/записи объявлены, как и большинство примитивов синхронизации, в заголовочном файле

<pthread.h>

.

Операции с блокировками чтения/записи

Инициализация объекта блокировки

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t* rwl,

const pthread_rwlockattr_t* attr);

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t* rwl);

Вызов функций инициализирует/разрушает блокировку чтения/записи. При инициализации блокировки ей передается структура параметров блокировки

pthread_rwlockattr_t

, в которой могут устанавливаться параметры доступа к объекту из других процессов.

Вместо прямого вызова функции

pthread_rwlock_init

для начальной инициализации статических блокировок чтения/записи (глобальных на уровне файла кода или пространства имен

namespace

либо явно описанных с квалификатором

static

) можно воспользоваться макросом

PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER

.

Захват блокировки чтения/записи

В связи со спецификой применения блокировок чтения/записи этот объект синхронизации имеет две группы функций захвата, позволяющих по-разному регулировать доступ к защищаемому участку кода.

К первой группе относятся функции, допускающие рекурсивный захват объекта синхронизации и совместное использование участка кода. Это так называемые функции блокировки по чтению.

Вторая группа функций допускает только эксклюзивный захват объекта синхронизации и к выполнению защищаемого кода допускается только один поток. Это функции блокировки по записи.

Функции блокировки по чтению

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t* rwl);

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t* rwl);

int pthread_rwlock_timedrdlock(pthread_rwlock_t* rwlock,

const struct timespec* abs);

Эта группа функций позволяет множественный захват объекта синхронизации и одновременное исполнение защищаемого участка кода, с которым ассоциируется переменная

rwl

. Данная группа функций предназначена для обеспечения одновременного чтения данных, разделяемых несколькими потоками. Выполнение захвата с использованием этой группы функций будет блокировано, если объект синхронизации, на который указывает

rwl

, уже захвачен одной из функций эксклюзивного исполнения кода (блокировки по записи).

Первая функция в группе позволяет выполнить простой захват объекта синхронизации. При рекурсивном захвате с помощью любой из указанных функций необходимо помнить, что освобождение должно производиться столько же раз, сколько и захват.

Функция

pthread_rwlock_rdlock

может возвращать 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 провел эксклюзивный захват (блокировку по записи) объекта синхронизации, на который ссылается

rwl

, и повторный захват на чтение привел бы к полному («мертвому») блокированию потока;

EFAULT

— сбой при обращении ядра к

rwl

;

EINVAL

—

rwl

указывает на неверный объект блокировки чтения/записи.

Вторая из перечисленных функций проверяет, не находится ли соответствующий объект синхронизации в эксклюзивном использовании, и если это так, она возвращает соответствующее значение без последующего ожидания освобождения объекта синхронизации.

Функция

pthread_rwlock_tryrdlock

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;

EBUSY

— блокировка чтения/записи блокирована по записи (собственно, это и есть основной мотив использования именно этого вызова);

EDEADLK

— вызывающий поток уже провел эксклюзивный захват (блокировку по записи) объекта синхронизации, на который ссылается

rwl

;

EFAULT

— сбой при обращении ядра к

rwl

;

EINVAL

—

rwl

указывает на неверный объект блокировки чтения/записи.

Третья функция из группы предусматривает завершение блокировки ожидания освобождения объекта синхронизации при возникновении блокировки по записи или по истечении заданного тайм-аута ожидания.