Введение в нити стандарта posix (практика)

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Введение в нити стандарта posix (практика)

Содержание

2. Наиболее популярные библиотеки параллельного программирования* Наиболее популярные языки параллельного программирования* * - по данным опроса Suess
3. Программирование с использованием нитей Posix Нить (поток) очень похожа на процесс, ее еще называют легковесным процессом.
4. Схема работы параллельной программы с использованием нитей
5. Компиляция и запуск Компиляция: gcc file_name.c -lpthread -lrt (по умолчанию исполняемы файл имеет имя «a.out») Запуск:
6. Первая программа, часть 1 создание нити #include #include #include // заголовочный файл pthread int main(int argc,
7. Первая программа, часть 2 /* нить завершает свою работу, когда происходит выход из функции start_func. Если
8. Первая программа, часть 3 функция нити /* Функция работы нити (область жизни нити)*/ void* start_func(void* param){
9. Первая программа, часть 4 семафоры Механизм синхронизации нитей. Существует несколько механизмов, организующих доступ к критической секции.
10. Первая программа, часть 5 семафоры #include sem_t sem; // объявление семафора – глобальной переменной int main(int
11. Первая программа, часть 6 критическая секция void* start_func(void* param){ int val; … sem_wait(&sem); // уменьшает значение
12. Полезные блоки программы // Создание нескольких нитей #define NUM_THREADS 2 int main (int argc, char *argv[])
13. Время работы программы #include // заголовочный файл, содержащий типы и функции для работы с датой и
14. О функции генерации случайных чисел 1 Функция rand() не является нитезащищенной. Она имеет следующий примерный вид:
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Наиболее популярные библиотеки параллельного программирования*
Наиболее популярные языки
параллельного программирования*
* -

по данным опроса
Suess M, Leopold C. Observations on the Publicity and Usage of Paral-
lel Programming Systems and Languages: A Survey Approach. (2007)

Роль и место параллельных языков и библиотек

Слайд 3

Программирование с использованием нитей Posix
Нить (поток) очень похожа на процесс, ее

еще называют легковесным процессом.
Основные отличия от процесса: процессу соответствует своя независимая от других процессов область памяти, таблица открытых файлов, текущая директория и др. информация уровня ядра. У всех нитей, принадлежащих одному процессу все эти сущности общие.
Стандарт Posix был принят в 1995г и существует на UNIX и Linux-подобных системах (до 1995 г. был только на UNIX-подобных системах). С этим стандартом совместимы или практически совместимы почти все существующие операционные системы: BSD, Mac OS, Solaris и др. Существует реализация соответствующих библиотек для Windows OS.
Помимо Posix threads, существуют следующие распростаненные реализации программирования для систем с общей памятью (SMP – symmetric multiprocessing): OpenMP, Windows threads.

Слайд 4

Схема работы параллельной программы с использованием нитей

Слайд 5

Компиляция и запуск
Компиляция:
gcc file_name.c -lpthread -lrt (по умолчанию исполняемы файл имеет

имя «a.out»)
Запуск:
./a.out – как обычно

Слайд 6

Первая программа, часть 1 создание нити
#include
#include
#include // заголовочный файл pthread
int main(int argc,

char *argv[]){
int param;
int rc;
void *arg;
pthread_t pthr; // тип данных pthread
1) rc = pthread_create(&pthr, NULL, start_func, NULL); // создание нити упрощенный вызов
2) rc = pthread_create(&pthr, NULL, start_func, (void*) ¶m);

Слайд 7

Первая программа, часть 2
/* нить завершает свою работу, когда происходит

выход из функции start_func. Если необходимо получить возвращаемое значение функции, то нужно использовать*/
1) pthread_join(pthr, NULL); // по умолчанию ничего не принимаем
2) pthread_join(pthr, &arg); // записываем по адресу &arg адрес возвращаемой переменной
} // конец функции main

Слайд 8

Первая программа, часть 3 функция нити
/* Функция работы нити (область жизни

нити)*/
void* start_func(void* param){
int *local;
local = (int*) param;
1) pthread_exit( NULL); // используется по умолчанию
2) pthread_exit( (void*) &arg); // используется, если необходимо завершить выполнение нити раньше с возвратом значения, возможно использование в качестве аргумента NULL , переменная arg должна быть выделена динамически или иметь класс памяти static
3) return NULL; // или так
} // в момент выхода из функции start_func нить освобождает свои ресурсы (погибает)

Слайд 9

Первая программа, часть 4 семафоры

Механизм синхронизации нитей. Существует несколько механизмов, организующих

доступ к критической секции.
Критическая секция – участок кода программы, содержащий общий ресурс, и доступ к которому предоставляется лишь одной нити.
N-мерный семафор принимает значения от 0 до N, мы будем пользоваться только бинарным семафором, принимающим значения 0 и 1

Слайд 10

Первая программа, часть 5 семафоры
#include
sem_t sem; // объявление семафора –

глобальной переменной
int main(int argc, char *argv[]){
sem_init (&sem, 0, 1); // инициализация семафора
атрибут начальное значение
…
sem_destroy(&sem); // освобождение семафора
return 0;
}

Слайд 11

$Первая программа, часть 6 критическая секция void* start_func(void* param){ int val;$

Первая программа, часть 6 критическая секция
void* start_func(void* param){
int val;
…
sem_wait(&sem);

// уменьшает значение на 1,
если sem = 0 в момент выполнения функции, то нить ожидает
… // действия над общей переменной
sem_post(&sem); // увеличивает значение семафора на 1
sem_getvalue(&sem, &val); // проверка значения семафора
return NULL;
}

критическая секция

Слайд 12

Полезные блоки программы
// Создание нескольких нитей
#define NUM_THREADS 2
int main (int

argc, char *argv[])
{
pthread_t pthr[NUM_THREADS];
void *arg;
…
for(i = 0; i < NUM_THREADS; i++){
rc = pthread_create(&pthr[i], NULL, start_func, NULL);
if (rc) printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d \n", rc);
}
…
for(i = 0; i < NUM_THREADS; i++){
rc = pthread_join(pthr[i], &arg);
printf("value from func %d \n", *(int*)arg); // в качестве примера
if (rc) printf("ERROR; return code from pthread_join() is %d \n", rc);
}
}

Слайд 13

Время работы программы
#include // заголовочный файл, содержащий типы и функции

для работы с датой и временем
struct timespec begin, end; // требует использования ключа –lrt !
double elapsed;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &begin); /* возвращает ссылку на запись типа timespec, которая объявлена в time.h с полями
time_t tv_sec; – секунды,
long tv_nsec; – наносекунды.
*/
… // здесь работают нити
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end);
elapsed = end.tv_sec - begin.tv_sec; // время в секундах
elapsed += (end.tv_nsec - begin.tv_nsec) / 1000000000.0; // добавляем время вплоть до наносекунд

Слайд 14

О функции генерации случайных чисел 1
Функция rand() не является нитезащищенной. Она

имеет следующий примерный вид:
unsigned int next = 1;
/* rand - return pseudo-random integer on 0..32767 */
int rand(void) {
next = next*1103515245 + 12345;
return (unsigned int)(next/65536) % 32768;
}
/* srand - set seed for rand() */
void srand(unsigned int seed) {
next = seed;
}
и имеет дело с глобальной промежуточной переменной next, которая меняется при каждом вызове каждой из нитей. Это промежуточное значение хранится в статической области памяти, то есть является общей. Помимо неповторяемости результата, это приводит к сильному замедлению программы.

Введение в нити стандарта posix (практика)

Содержание

Наиболее популярные библиотеки параллельного программирования*Наиболее популярные языки параллельного программирования* * -

Программирование с использованием нитей PosixНить (поток) очень похожа на процесс, ее

Схема работы параллельной программы с использованием нитей

Компиляция и запускКомпиляция:gcc file_name.c -lpthread -lrt (по умолчанию исполняемы файл имеет

Первая программа, часть 1 создание нити#include#include#include // заголовочный файл pthreadint main(int argc,

Первая программа, часть 2 /* нить завершает свою работу, когда происходит

Первая программа, часть 3 функция нити /* Функция работы нити (область жизни

Первая программа, часть 4 семафоры Механизм синхронизации нитей. Существует несколько механизмов, организующих

Первая программа, часть 5 семафоры #include sem_t sem; // объявление семафора –

Первая программа, часть 6 критическая секцияvoid* start_func(void* param){ int val; … sem_wait(&sem);

Полезные блоки программы // Создание нескольких нитей#define NUM_THREADS 2int main (int

Время работы программы #include // заголовочный файл, содержащий типы и функции

О функции генерации случайных чисел 1Функция rand() не является нитезащищенной. Она

Похожие презентации