Posix Threads. En studie i förvirring eller Halleluja! Peter Eriksson, Signum Support AB 1

Transkript

1 Posix Threads En studie i förvirring eller Halleluja! Peter Eriksson, Signum Support AB 1

2 Innehåll l Översikt l Programmering l Kompilering l Vanliga problem l Dokumentation l Övrigt Peter Eriksson, Signum Support AB 2

3 Översikt l Introduktion l Implementationer l Operativsystem l Prestanda Peter Eriksson, Signum Support AB 3

4 Introduktion l Vad är en tråd? l Varför tråda ett program? l Fördelar l Nackdelar Peter Eriksson, Signum Support AB 4

5 Implementationer l Pthreads (POSIX P1003.1c) l DCE Threads l UI Threads l Windows NT Peter Eriksson, Signum Support AB 5

6 Operativsystem l Sun Solaris 2.5 l Redhat Linux 5.0 l SGI IRIX 6.3 l HP HP-UX l DEC DigitalUnix 4.0 Peter Eriksson, Signum Support AB 6

7 Prestanda l Skapa en tr åd: ~52µs l Skapa en process: ~1700µs l Trådsynkronisering: ~66µs l Processsynkronisering: ~200µs (SPARCstation 2, Solaris 2.4) Peter Eriksson, Signum Support AB 7

8 Programmering l Att skapa trådar l Synkronisering l Biblioteksstöd l Signalhantering l TSD (trådlokala globala variabler) l Avancerad programmering Peter Eriksson, Signum Support AB 8

9 Att skapa trådar l pthread_create() l pthread_exit() l pthread_join() l pthread_self() l pthread_equal() Peter Eriksson, Signum Support AB 9

10 Exempel void *my_thread(void *arg) { puts(arg); return NULL; } int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t tid; void *retval; } pthread_create(&tid, NULL, my_thread, hello world ); pthread_join(tid, &retval); Peter Eriksson, Signum Support AB 10

11 Synkronisering l mutex l condition variables l Initialiseringskontroll l Är det allt? Peter Eriksson, Signum Support AB 11

12 MUTual EXclusion Locks l pthread_mutex_init() l pthread_mutex_lock() l pthread_mutex_unlock() l pthread_mutex_trylock() Peter Eriksson, Signum Support AB 12

13 Exempel pthread_mutex_t mtx; int cnt = 0; int add_val(int val) { int sum; pthread_mutex_lock(&mtx); sum = cnt += val; pthread_mutex_unlock(&mtx); return sum; } Peter Eriksson, Signum Support AB 13

14 Condition variables l pthread_cond_init() l pthread_cond_wait() l pthread_cond_timedwait() l pthread_cond_signal() l pthread_cond_broadcast() Peter Eriksson, Signum Support AB 14

15 Exempel pthread_mutex_t pthread_cond_t int active = 0; int max = 10; mtx; cv; void test_init(void) { pthread_mutex_init(&mtx, NULL); pthread_cond_init(&cv, NULL); } Peter Eriksson, Signum Support AB 15

16 Exempel, del 2 void *my_thread(void *arg) {... pthread_mutex_lock(&mtx); if (active == max) pthread_cond_signal(&cv); --active; pthread_mutex_unlock(&mtx); return NULL; } Peter Eriksson, Signum Support AB 16

17 Exempel, del 3 void start_new_thread(void) { pthread_t tid; } pthread_mutex_lock(&mtx); while (active >= max) pthread_cond_wait(&cv, &mtx); active++; pthread_mutex_unlock(&mtx); pthread_create(&tid, NULL, my_thread, NULL); Peter Eriksson, Signum Support AB 17

18 Initialiseringskontroll l pthread_once() Peter Eriksson, Signum Support AB 18

19 Exempel pthread_once_t once_cntrl = PTHREAD_ONCE_INIT; static void my_init(void) {... initialize something... } int my_function(int arg) { pthread_once(&once_cntrl, my_init);... do something... } Peter Eriksson, Signum Support AB 19

20 Är det allt? l rwlocks l semaforer l spinlocks Peter Eriksson, Signum Support AB 20

21 Biblioteksstöd l Systemanrop l errno l fork() / pthread_atfork() l Trådsäkra funktioner l Manuellt låsbara funktioner l Trådosäkra funktioner Peter Eriksson, Signum Support AB 21

22 Systemanrop l Trådsäkra l Blockar enbart tråden Peter Eriksson, Signum Support AB 22

23 errno l M åste inkludera <errno.h> Peter Eriksson, Signum Support AB 23

24 Trådsäkra funktioner l Läs manualsidan! l Thread-Safe vs Reentrant l POSIX trådsäkra funktioner (_r) Peter Eriksson, Signum Support AB 24

25 Manuellt låsbara funktioner l flockfile() / ftrylockfile() / funlockfile() l getc_unlocked() / getchar_unlocked() l putc_unlocked() / putchar_unlocked() Peter Eriksson, Signum Support AB 25

26 Trådosäkra funktioner l Använder static data, fel errno etc... l Undvik helst... l Om ej möjligt, anropa från main-tråden Peter Eriksson, Signum Support AB 26

27 Signalhantering l pthread_kill() l sigwait() l pthread_sigmask() l Async-safe l longjmp() l Tips: All signalhantering i en tråd Peter Eriksson, Signum Support AB 27

28 Exempel int main(int argc, char *argv[]) { sigset_t set; pthread_t tid; int sig;... sigemptyset(&set); sigaddset(&set, SIGHUP); pthread_sigmask(sig_block, &set, NULL); pthread_create(&tid, NULL, my_thread, NULL); while (sigwait(&set, &sig) == 0) { switch (sig) { case SIGHUP: do_something();... Peter Eriksson, Signum Support AB 28

29 TSD (trådlokala data) l pthread_key_create() l pthread_key_delete() l pthread_setspecific() l pthread_getspecific() Peter Eriksson, Signum Support AB 29

30 Exempel static pthread_key_t static pthread_once_t my_key; once = PTHREAD_ONCE_INIT; /* To be called via pthread_once_init() */ static void my_init(void) { pthread_key_create(&my_key, free); } Peter Eriksson, Signum Support AB 30

31 Exempel, del 2 char *my_fun(int val) { char *res; } pthread_once_init(&once, &my_init); res = pthread_getspecific(my_key); if (res == NULL) { res = malloc(4711); pthread_setspecific(my_key, res); }... return res; Peter Eriksson, Signum Support AB 31

32 Avancerad programmering l Trådcancellering l Trådning av gamla program l Multipla processorer l Parallell beräkning Peter Eriksson, Signum Support AB 32

33 Kompilering l #define _POSIX_C_SOURCE=199506L l -lpthreads l #define _REENTRANT Peter Eriksson, Signum Support AB 33

34 Vanliga problem l static -deklarerade variabler l Globala variabler l Deadlocks l Djupt rekursiva funktioner l Använd invariants för felkontroll! Peter Eriksson, Signum Support AB 34

35 Dokumentation l Programming with Threads (Kleiman, Shah & Smaalders, Prentice Hall, ISBN ) l Multithreaded Programming Guide (Sun Answerbook) l Threads Primer (Lewis & Berg, SunSoft Press, ISBN ) l Programming with POSIX Threads (Butenhof, Addison-Wesley, ISBN ) Peter Eriksson, Signum Support AB 35

36 Övrigt l Avlusning (gdb, debugger, printf) l lock_lint, tnfview l comp.programming.threads Peter Eriksson, Signum Support AB 36