POSIX Threads МО ВВС ИВМ и МГ СО РАН Городничев Максим Александрович

Что такое POSIX Threads Threads = поток = нить POSIX = Portable Operating System Interface for UNIX = Интерфейс переносимой операционной системы UNIX набор стандартов, описывающих интерфейсы между операционной системой и прикладной программой.

Многопоточное программирование Используется для создания параллельных программ для систем с общей памятью Процессор Ядро Процессор Ядро Процессор Ядро Процессор Ядро Оперативная память (с) Киреев С.E.

Процессы и потоки Процесс – это среда выполнения задачи (программы). Процесс создаётся ОС и содержит информацию о программных ресурсах и текущем состоянии выполнения программы. (с) Киреев С.E.

Процессы и потоки Поток – это «облегченный процесс». Создается в рамках процесса, Имеет свой поток управления, Разделяет ресурсы процесса-родителя с другими потоками, Погибает, если погибает родительский процесс. (с) Киреев С.E.

Зачем использовать несколько процессов (потоков) в одном приложении распределение работы между процессорами (ядрами) в мультипроцессорной системе одновременное выполнение операций ввода- вывода с использованием центрального процессора для решения других частей задачи асинхронная обработка событий выполнение задач в соответствии с приоритетами

Преимущества набора потоков вместо набора процессов Затраты на создание и управление потоками в операционной системе гораздо ниже затрат на процессы Все потоки в пределах одного процесса разделяют одно адресное пространство. Взаимодействие между потоками реализуется проще, чем между процессами.

POSIX Threads API Управление потоками Мьютексы Условные переменные

Умножение вектора на вектор (управление потоками и мьютексы) #include int globalRes = 0; int v1[100], v2[100]; int ids[4] = {0,1,2,3}; pthread_t thrs[4]; pthread_mutex_t mutex; void* prod(void* me) { int offset = *((int*)me); offset *= 25; int res = 0; for(int i = offset; i

Ошибочная передача параметров int t; pthread_t thrs[NUM_THREADS]; for(t=0; t

Основные виды ошибок синхронизации: Race Condition – состояние гонок –Неупорядоченное чтение-запись или запись-запись общей переменной несколькими потоками – результат недетерминирован Deadlock – взаимная блокировка –Все потоки ожидают наступления событий, которые никогда не наступят

Завершение потока Возврат из функции потока Вызов функции pthread_exit() из потока Вызов pthread_cancel() другим потоком Завершение всего процесса через exec(), exit(), выход из main() через return.

Условные переменные ГЛОБАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; int counter = 0; ПОТОК НОМЕР 1 pthread_mutex_lock(&mutex); if(counter!=criticalValue) pthread_cond_wait(&cond, &mutex); processCriticalValue(); pthread_mutex_unlock(); ПОТОК НОМЕР 2 do {... pthread_mutex_lock(&mutex); doSomethingWith(&counter); if(counter==criticalValue) pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mutex);... }while(...);

Понятие thread-safeness («потокобезопасность») Код называется потокобезопасным, если использование его несколькими потоками без взаимного исключения корректно. В разработке многопоточных приложений важно быть уверенным в том, что используются потокобезопасные библиотеки.

Компиляция программ, использующих POSIX Threads API gcc filename.c -lpthread

Размер стека: обратить внимание Размер стека потока по умолчанию зависит от реализации POSIX Threads API и должен быть настроен по потребностям приложения с помощью функций: pthread_attr_getstacksize (attr, stacksize) pthread_attr_setstacksize (attr, stacksize) pthread_attr_getstackaddr (attr, stackaddr) pthread_attr_setstackaddr (attr, stackaddr)

Источники дополнительных сведений POSIX Threads Programming tutorial International Organization for Standardization, Geneva. Information technology --- Portable Operating System Interface (POSIX) --- Part 1: System Application Program Interface (API) [C Language], December The Open Group Base Specifications Issue 6 IEEE Std , 2004 Edition. Follow the links. Потоки в UNIX. Лабораторная работа Manual pages. В командной строке UNIX набрать: man.

Вопросы?