QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

Цилюрик Олег Иванович

Технология обмена сообщениями микроядра хорошо описана [1] и требует для своего понимания и освоения тщательного изучения. В этой же главе, посвященной совершенно другим предметам, мы не будем детально описывать эту технологию.

Остановимся только на одном обстоятельстве: адресат получателя, которому направляется каждое сообщение, определяется при начальном установлении идентификатора соединения (coid — connect ID) вызовом:

#include <sys/neutrino.h>

int ConnectAttach(int nd, pid_t Did, int chid,

unsigned index, int flags);

Адрес

назначения (сервера) в этом вызове определяется триадой {ND/PID/CHID}, где:

nd

— идентификатор сетевого узла. Мы не станем углубляться в идентификацию сетевых узлов сети QNET. Возьмем на заметку лишь тот факт, что обмен сообщениями с одинаковой легкостью осуществляется как с процессом на локальном узле (nd = 0), так и на любом другом сетевом узле.

pid

— PID процесса-сервера, с которым производится соединение.

chid

— идентификатор канала, который открыл процесс с указанным PID, выполнив предварительно

ChannelCreate

, и к которому устанавливается соединение вызовом

ConnectAttach

.

Выше мы неоднократно отмечали, что с процессом как с пассивной субстанцией, вообще говоря, невозможно обмениваться сообщениями. Хотя в адресной триаде обмена фигурирует именно PID процесса! Это обстоятельство не меняет положения вещей: именно адресная компонента CHID и определяет тот поток (часто это может быть главный поток приложения), с которым будет осуществляться обмен сообщениями, a PID определяет то адресное пространство процесса, в которое направляется сообщение, адресованное CHID.

Детальнее это выглядит так: в коде сервера именно тот поток, который выполнит

MsgReceive*(chid, ...)

, и будет заблокирован в ожидании запроса от клиента

MsgSend*

. Аналогично и в коде клиента вся последовательность выполнения блокировок, обозначенная выше, будет относиться именно к потоку, выполняющему последовательные операции:

coid = ConnectAttach(... , chid, ...);

MsgSend*(coid, ...);

Содержимое двух предыдущих абзацев ни одной буквой не противоречит и не отменяет положения традиционного изложения [1] технологии обмена сообщениями микроядра. Тогда зачем же мы даем именно такую формулировку? Для того чтобы акцентировать внимание на том, что все блокированные состояния и их освобождение имеют смысл относительно потоков (и только потоков!), которые выполняют последовательность операций

MsgSend*

—

MsgReceive*

—

MsgReply*

(даже если это единственный поток — главный поток приложения, и тогда мы говорим о блокировании процессов). Проиллюстрируем сказанное следующим приложением ( файл n1.cc):

Обмен сообщениями и взаимные блокировки

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <inttypes.h>

#include <errno.h>

#include <iostream.h>

#include <pthread.h>

#include <signal.h>

#include <sys/neutrino.h>

#include <sys/syspage.h>

static const int TEMP = 500; // темп выполнения приложения

static int numclient = 1; // число потоков клиентов

// многопотоковая версия вывода диагностики в поток:

iostream& operator <<(iostream& с, char* s) {

static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_mutex_lock(&mutex);

c << s << flush;

pthread_mutex_unlock(&mutex);

return c;

}

static uint64_t tb; // временная отметка начала приложения

// временная отметка точки вызова:

inline uint64_t mark(void) {

// частота процессора:

const static uint64_t cps =

SYSPAGE_ENTRY(qtime)->cycles_per_sec;

return (ClockCycles - tb) * 1000 / cps;

}

const int MSGLEN = 80;

// потоковая функция сервера:

void* server(void* chid) {

int rcvid;

char message[MSGLEN];

while (true) {

rcvid = MsgReceive((int)chid, message, MSGLEN, NULL);

sprintf(message + strlen(message), "[%07llu] ... ", mark);

delay(TEMP); // имитация обслуживания

sprintf(message + strlen(message), [%07llu]->", mark);

MsgReply(rcvid, EOK, message, strlen(message) + 1);

}

return NULL;

}

// потоковая функция клиента:

void* client(void* data) {

while (true) {

char message[MSGLEN];

sprintf(message, "%d:\t[%07llu]->", pthread_self, mark);

MsgSend((int)data, message, strlen(message) + 1, message, MSGLEN);

sprintf(message + strlen(message), "[%07llu]", mark);

cout << message << endl;

static unsigned int seed = 0;

delay(numclient*(((long)rand_r(&seed ) * TEMP / RAND_MAX) + TEMP));