QNX/UNIX: Анатомия параллелизма - Цилюрик Олег Иванович

  case 'v':

   debug = true;

   break;

  default:

   exit(EXIT_FAILURE);

  }

 }

 if (debug) str = new char[T * N + 1];

 pthread_t* tid = new pthread_t[T];

 sem = new sem_t[T];

 t = new uint64_t[T];

 for (int i = 0; i < T; i++) {

  // все потоки, кроме последнего, будут заблокированы

  // на своих семафорах сразу же после старта

  if (sem_init(sem + i, 0, (i == (T - 1)) ? 1 : 0))

   perror("semaphore init"), exit(EXIT_FAILURE);

  if (pthread_create(tid + i, NULL, threadfunc, (void*)i ! = EOK)

   perror( "thread create error"), exit(EXIT_FAILURE);

 }

 for (int i=0; i < T; i++)

  pthread_join(tid[i], NULL);

 for (int i = 0; i < T; i++) sem_destroy(sem + i);

 delete [] sem;

 for (int i = 0; i < T; i++)

  cout << tid[i] << "t: cycles - " << t[i] << ";ton semaphore - " <<

   t[i] / T / N << endl;

 delete [] tid;

 delete [] t;

 if (debug) {

  str[ind] = ""; cout << str << endl;

  delete [] str;

 }

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

Логически приложение изменилось следующим образом:

• Теперь у нас может быть не 2 идентичных (симметричных) потока, а произвольное их количество (ключ -tпри запуске приложения).

• Потоки синхронизируются не на одном семафоре — введен массив семафоров по числу потоков: каждый поток блокируется на «своем» семафоре, но разблокирует его (после очередного выполнения своего фрагмента) семафор заблокированного «соседа».

• Теперь нам нет нужды использовать барьер для одновременного старта всех созданных потоков: семафоры всех создаваемых потоков инициализируются нулевым значением; стартующий поток тут же блокируется на своем семафоре, и только последний из запущенных выполняется, не блокируясь на семафоре.

• Из кода исключены какие бы то ни было средства принудительной передачи управления ( sched_yield()) — все управление логикой ветвления осуществляется только состояниями семафоров.

Посмотрим, что у нас получилось. Запускаем приложение с диагностическим выводом идентификаторов потоков (ключ -v; он у нас был в тестах и ранее, только мы о нем не упоминали):

# nice -n-19 sy21 -n20 -t12 -v

2      : cycles - 664874; on semaphore - 2770

3      : cycles - 649150; on semaphore - 2704

4      : cycles - 638906, on semaphore - 2662

5      : cycles - 622987; on semaphore - 2595

6      : cycles - 611781; on semaphore - 2549

7      : cycles - 594515; on semaphore - 2477

8      : cycles - 571003; on semaphore - 2379

9      : cycles - 552834; on semaphore - 2303

10     : cycles - 536817; on semaphore - 2236

11     : cycles - 519357; on semaphore - 2163

12     : cycles - 500388; on semaphore - 2084

13     : cycles - 296633; on semaphore - 1235

D23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABCD23456789ABC

В строке диагностики (внизу) хорошо видно регулярное чередование выполняющихся потоков, причем оно начинается с индекса последнего созданного потока (13 в показанном примере). Теперь проделаем то же самое, но на большой выборке и с отключенной диагностикой, чтобы получить «чистое» время контекстных переключений потоков, не искаженное затратами на операции формирования диагностики (результаты для нескольких различных размерностей задачи при разном количестве потоков):

# nice -n-19 sy21 -n100000 -t12

2      : cycles - 1509597589; on semaphore - 1257

3      : cycles - 1509581545; on semaphore - 1257

4      : cycles - 1509570283; on semaphore - 1257

5      : cycles - 1509552472; on semaphore - 1257

6      : cycles - 1509537934; on semaphore - 1257

7      : cycles - 1509519299; on semaphore - 1257

8      : cycles - 1509502312; on semaphore - 1257

9      : cycles - 1509482667; on semaphore - 1257

10     : cycles - 1509466343; on semaphore - 1257

11     : cycles - 1509449264; on semaphore - 1257

12     : cycles - 1509431112; on semaphore - 1257

13     : cycles - 1509222808, on semaphore - 1257

# nice -n-19 sy21 -n100000 -t7

2      : cycles - 859768389; on semaphore - 1228

3      : cycles - 859756956; on semaphore - 1228

4      : cycles - 859745649; on semaphore - 1228

5      : cycles - 859736698; on semaphore - 1228

6      : cycles - 859724685; on semaphore - 1228

7      : cycles - 859707720; on semaphore - 1228