QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

#define SCHED_ADJTOTAIL 6 /* Move to tail of ready queue */
#define SCHED_MAXPOLICY 6 /* Maximum valid policy entry */
#endif

Все дисциплины диспетчеризации, кроме спорадической, достаточно полно описаны в литературе [1], поэтому мы лишь перечислим их отличительные особенности:

1. FIFO — это та дисциплина диспетчеризации, которая в литературе по Windows 3.1/3.11 называлась «невытесняющей многозадачностью» (или «кооперативной»). Здесь выполнение потока не прерывается потоками равного приоритета до тех пор, пока сам поток «добровольно» не передаст управление, например вызовом sched_yield() (часто для этой цели используется косвенный эффект вызовов delay(), sleep() и им подобных). В других источниках такой способ диспетчеризации называют очередями потоков равных приоритетов.

2. RR — это та дисциплина диспетчеризации, которая в Windows 98/NT/XP именуется «вытесняющей многозадачностью»; еще в литературе для нее используется термин «режим квантования времени».

Поток работает непрерывно только в течение предопределенного кванта времени. (В нескольких местах документации утверждается, что значение этого кванта времени составляет 4 системных тика (time-slice), что в QNX 6.2.1 по умолчанию составляет 4 миллисекунды, и только в одном месте документации говорится, что квант диспетчеризации составляет 50 миллисекунд; это определенное разночтение. Справедливым является именно первое утверждение.)

После истечения отведенного ему кванта времени поток вытесняется потоком равного приоритета (при отсутствии других потоков этим новым потоком может быть и только что вытесненный, то есть его выполнение будет продолжено, но передиспетчеризация тем не менее происходит). Установленный квант времени диспетчеризации может быть получен вызовом (стандарт POSIX 1003.1):

#include <sched.h>
int sched_rr_get_interval(pid_t pid, struct timespec* interval);

где pid — это PID процесса, для которого определяется квант времени, как и для многих других подобных функций. Если PID = 0, вызов относится к текущему процессу;

interval — указатель на структуру timespec (стандарт POSIX 1003.1):

#include <time.h>
struct timespec {
 time_t tv_sec;  // значение секунд
 long   tv_nsec; // значение наносекунд
}

При успешном выполнении функция sched_rr_get_interval() возвращает 0, в противном случае -1.

Примечание

Две другие функции, часто удобные для работы со структурой timespec:

#include <time.h>
void nsec2timespec(struct timespec *timespec_p, _uint64 nsec);

— это преобразование интервала, выраженного в наносекундах (nsec), в структуру timespec («выходной» параметр вызова timespec_p);

#include <time.h>
_uint64 timespec2nsec(const struct timespec* ts);

— это преобразование структуры timespec в значение, выраженное в наносекундах (это функция из native API QNX).

3. Спорадическая диспетчеризация — это гораздо более развитая форма «вытесняющей многозадачности», численные характеристики которой (время кванта, численные значения приоритетов и др.) могут детально параметризироваться и даже динамически изменяться по ходу выполнения. Подробнее спорадическая диспетчеризация рассмотрена далее.

Часто задают вопрос: «А как много потоков целесообразно делать? Не сколько снижается эффективность многопоточной программы за счет диспетчеризации потоков?» С другой стороны, в литературе часто встречаются (достаточно голословные, на качественном уровне) утверждения, что многопоточная программа будет заметно уступать в фиктивности своему последовательному (в одном потоке) эквиваленту. Проверим это на реальной задаче:

Множественные потоки в едином приложении

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <pthread.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/neutrino.h>
#include <sys/syspage.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>
// преобразование процессорных циклов в миллисекунды:
static double cycle2milisec(uint64_t ccl) {
 const static double s2m = 1.E+3;
 // это скорость процессора
 const static uint64_t
 cps = SYSPAGE_ENTRY(qtime)->cycles_per_sec;
 return (double)ccl * s2m / (double)cps;
}
static int nsingl = 1;
// рабочая функция, которая имитирует вычисления:
void workproc(int how) {
 const int msingl = 30000;
 for (int j = 0; j < how; j++)
  for (uint64_t i=0; i < msingl * nsingl; i++)
   i = (i + 1) - 1;
}
static pthread_barrier_t bstart, bfinish;
struct interv { uint64_t s, f; };
interv *trtime;
void* threadfunc(void* data) {
 // все потоки после создания должны 'застрять' на входном
 // барьере, чтобы потом одновременно 'сорваться' в исполнение
 pthread_barrier_wait(&bstart);
 int id = pthread_self() - 2;
 trtime[id].s = ClockCycles();