Параллельное и распределенное программирование на С++ - Хьюз Камерон

Получение доступа к стандартному выходному потоку (cout) из сыновней задачи

Поведение выходных данных, записанных в выходной поток stdout или по м ещенных в объект cout, отличается для различных порожденных PVM-задач. Именно родительский процесс решает, что в конце концов с ними должно произойти. Ко г да выходные данные из порожденно г о потомка поме щ аются в объект cout или cerr, они перехватываются демоном pvmd и упаковываются в стандартные PVM-сообщения, которые отправляются задаче с идентификатором TaskId, заданным родителем. Родительский процесс может связать пару (TaskId, Code) с объектами cout и cerr свое г о сыновне г о процесса. Это реализуется с помо щ ью функции pvm_setopt (), которая вызывается перед порождением потомка. Если значение TaskId равно 0, сооб щ ения попадут велу щ ему демону pvmd и будут записаны в е г о журнал ре г истрации ошибок. Порожденный процесс может установить значение переменной TaskId равным 0 или значению, унаследованному от е г о родителя, или собственному значению идентификатора TaskId. Это означает, что именно родительский процесс управляет тем, куда будет записано содержимое объектов cout или cerr. Порожденнал PVM-задача может назначить дру г ие PVM-задачи для получения данных, поме щ енных в объекты cout или cerr. Обычно записью любых важных данных в потоки stdout или stdin управляет порождаю щ ая задача, а всем остальным ведает веду щ ий демон pvmd.

Резюме

Библиотека PVM, отличаю щ аяся большой г ибкостью средств, по д держивает большинство моделей параллельно г о про г раммирования. К достоинствам PVM-среды относится ее способность работать с г етеро г енны м и коллекция м и ко м пьютеров, которые м огут состоять из процессоров, отличаю щ ихся характеристика м и быстродействия, размера м и и архитектурой. По м и м о аппаратной совмести м ости, библиотека PVM прекрасно работает со стандартной С++-библиотекой и систе м ной библиотекой UNIX/Linux. В результате объединения с воз м ожностя м и C++-шаблонов, средств объектно-ориентированно г о про г ра мм ирования и коллекций алгоритмов мо щ ь PVM-среды значительно возрастает. Шаблоны прекрасно вписываются в SPMD-про г ра м мирование. А для расширени я воз м ожностей PVM-среды при испо л ьзовании моде л ей MIMD (MPMD) можно успешно использовать контейнеры и алгоритмы. В г л аве 13 мы подробнее познакомимся со сред СТв + * PVM-биб л иотеки и покажем, как ее можно использовать для С++-реализации МИ тегии «классной доски». Эта стратегия — один из основных способов решения 0 ^ блем параллельного программирования.  П **°*

Обработка ошибок, исключительных ситуаций и надежность программного обеспечения

Всегда можно изобрести суперсложные модели, чтобы объяснить множество исследуемых фактов, но ученыи, если он не философ, скорее примет самую простую теорию, которая согласуется со всеми имеющимися у негоданными. — Алястер Pu(Alastair Rae), Quantum Physics Illusion or Reality

Одна из главных целей разработки и проектирования программного обеспечения— создать программу, которая бы отвечала требованиям пользователя и работала корректно и надежно. Пользователи требуют от ПО корректности и надежности, независимо от его конкретного назначения. Использование ненадежных программ в любой сфере — финансовой, промышленной, медицинской, научной или военной— может иметь разрушительные последствия. Зависимость людей и механизмов от ПО на всех уровнях нашего общества вынуждает его создателей сделать все возможное, чтобы их детище было надежным, робастным и отказоустойчивым. Эти требования налагают дополнительную ответственность на разработчиков и проектировщиков ПО, которые создают системы, содержащие параллелизм. Программы с параллелизмом или компоненты, которые выполняются в распределенных средах, содержат больше (по сравнению с ПО без параллелизма) программных уровней. Чем больше уровней, тем сложнее управлять таким ПО. Чем выше сложность системы, тем больше изъянов может остаться в ней невыявленными. А чем больше изъянов в ПО, тем выше вероятность того, что оно откажет, причем в самый неподходящий момент.

Для программ, разбиваемых на параллельно выполняемые или распределенные задачи, характерны дополнительные сложности, которые проявляются в процессе поиска правильного решения, связанного с декомпозицией работ (work breakdown stmcture-WBS). Кроме того, здесь необходимо учитывать проблемы, которые являются неотъемлемой частью именно сетевых коммуникаций. Помимо проблем коммуникации и декомпозиции, не следует забывать о таких «прелестях» синхронизации, как «гонка» данных и взаимоблокировка. Параллельное программирование «по определению» практически всегда сложнее последовательного, а следовательно, обработка ошибок и исключительных ситуаций для параллельных программ требует больше усилий (и умственных, и физических, и временных), т.е. «больше» программирования. Интересно отметить, что разработка ПО развивается в направлении приложений, которые требуют параллельного и распределенного программирования. В проектировании современного ПО распространены Internet- и Intranet-модели. Нынче становятся нормой (а не исключением) многопроцессорные компьютеры общего назначения. Встроенные и промышленные вычислительные устройства становятся все более высокоорганизованными и мощными. Для серверного развертывания «де-факто» становится стандартом понятие кластера. Мы считаем, что нынешним разработчикам и проектировщикам ПО не остается ничего другого, как разрабатывать и проектировать надежные приложения для многопроцессорных и распределенных сред. И, безусловно, излишне повторять, что требования, предъявляемы к ПО такого рода, постоянно возрастают как по сложности, так и организации.

Во многих примерах программ этой книги мы не приводим кода обработки ошибок и исключительных ситуаций, чтобы не отвлекать внимание читателя от основной идеи или концепции. Однако важно иметь в виду, что использованные здесь примеры имеют вводный характер. В действительности объем кода, посвященного обработке ошибок и исключительных ситуаций в программах, включающих параллелизм или рассчитанных на распределенную среду, довольно значителен. Обработка ошибок и исключительных ситуаций должна быть составной частью проекта ПО на каждом этапе его разработки. Мы — сторонники моделирования на основе раскрытия параллелизма в области проблемы и ее решения. И именно на этапе моделирования следует заниматься разработкой моделей подсистем обработки ошибок и исключительных ситуаций. В главе 10 показано, как можно использовать язык UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) для визуализации проектирования систем, требующих параллельных или распределенных методов программирования. Разработка подсистем обработки ошибок и исключительных ситуаций лишь выиграет от применения средств UML и самого процесса визуализации, который ничем другим заменить нельзя. Следовательно, в качестве исходной цели вам необходимо представить надежность разрабатываемого ПО с помощью таких инструментов, как UML, диаграммы событий, событийные выражения, диаграммы синхронизации и пр. В этой главе рассматриваются преимущества ряда методов проектирования, которые способствуют визуализации проекта подсистемы обработки ошибок и исключительных ситуаций. Кроме того, в качестве основы для разработки надежного и отказоустойчивого ПО используются встроенные средства языка С++, содержащие иерархию классов исключений.