Ε-85: Ειδικά Θέµατα Λογισµικού

Transcript

1 Ε-85: Ειδικά Θέµατα Λογισµικού Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων Χειµερινό Εξάµηνο «Νήµατα Επιπέδου Χρήστη» Παναγιώτης Χατζηδούκας (Π.Δ. 407/80) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 1

2 ΚατηγορίεςΝηµάτων Υπάρχουν δύο κατηγορίες νηµάτων Νήµατα επιπέδου πυρήνα (kernel level threads) Νήµατα επιπέδου χρήστη (user level threads) Η διαφορά τους βρίσκεται στο κατά πόσο το ίδιο το λειτουργικό γνωρίζει την ύπαρξη νηµάτων ή όχι E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 2

3 ΝήµαταΕπιπέδου Πυρήνα Τασύγχρονα λειτουργικά συστήµατα προσφέρουν τη δυνατότητα δηµιουργίας νηµάτων επιπέδου πυρήνα (kernel-level threads) Ο πυρήνας διαχωρίζει την έννοια της διεργασίας από τα νήµατα ιεργασία: οι πόροι που χρειάζεται ένα πρόγραµµα για να εκτελεστεί Νήµατα: κατάσταση εκτέλεσης της διεργασίας Ένα πρόγραµµα αποτελείται από µία διεργασία και από ένα ή περισσότερα νήµατα επιπέδου πυρήνα Το λειτουργικό σύστηµα προσφέρει µια επιπλέον κλήση συστήµατος για τη δηµιουργία ενός νέου νήµατος επιπέδου πυρήνα στα πλαίσια µιας διεργασίας Τα νήµατα επιπέδου πυρήνα είναι οντότητες αναγνωρίσιµες από το λειτουργικό σύστηµα Ο χρονοπρογραµµατιστής του λειτουργικού αναθέτει τα νήµατα στους φυσικούς επεξεργαστές για να εκτελεστούν E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 3

4 ΝήµαταΕπιπέδου Πυρήνα Ηδηµιουργία, καταστροφή και διαχείριση των νηµάτων επιπέδου πυρήνα απαιτεί τη χρήση κατάλληλων κλήσεων συστήµατος Υψηλός κόστος λόγω της µετάβαση του επεξεργαστή από το επίπεδο χρήστη στο επίπεδο πυρήνα Κάποιες εφαρµογές απαιτούν χρήση µεγάλου αριθµού νηµάτων Εκµετάλλευση λεπτά καταµερισµένου παραλληλισµού (fine-grained parallelism) Εκτέλεση εµφωλευµένων (nested) βρόχων παραλληλισµού Καλύτερη εξισορρόπηση φορτίου Αξιοποίηση αναδροµικών αλγορίθµων Επικάλυψη υπολογισµών µε επικοινωνία Το κόστος δηµιουργίας διαχείρισης των νηµάτων επιπέδου πυρήνα υπερκαλύπτει το όφελος χρήσης τους E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 4

5 ΝήµαταΕπιπέδου Χρήστη Εναλλακτικήπροσέγγιση: δηµιουργία νηµάτων στο επίπεδο χρήστη Τα νήµατα αποτελούνται από ένα περιγραφέα (descriptor) που περιέχει Τις τιµές των καταχωρητών του νήµατος (registers) Μια περιοχή µνήµης που χρησιµοποιείται ως στοίβα (stack) Επιπλέον πεδία που χρησιµοποιούνται από τη βιβλιοθήκη νηµάτων για διαχειριστικούς λόγους Τα νήµατα επιπέδου χρήστη είναι οντότητες µη αναγνωρίσιµες από το λειτουργικό σύστηµα ηµιουργούνται, διαχειρίζονται, χρονοδροµολογούνται και καταστρέφονται αποκλειστικά από κατάλληλη βιβλιοθήκη επιπέδου χρήστη E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 5

6 ΝήµαταΕπιπέδου Χρήστη Γιακάθε εργασία που µπορεί να εκτελεστεί παράλληλα δηµιουργείται ένα νήµα επιπέδου χρήστη Το νήµα αυτό εκτελείται από κάποιο νήµα επιπέδου πυρήνα Τα νήµατα επιπέδου πυρήνα λειτουργούν ως ιδεατοί επεξεργαστές (virtual processors) οι οποίοι εκτελούν νήµατα επιπέδου χρήστη Αντίστοιχα οι φυσικοί επεξεργαστές εκτελούν νήµατα επιπέδου πυρήνα Εποµένως η δηµιουργία και εκτέλεση πολλών νηµάτων επιπέδου χρήστη µε ένα νήµα επιπέδου πυρήνα δεν σηµαίνει παράλληλη εκτέλεση Τα νήµατα επιπέδου χρήστη θα εκτελεστούν σε έναν φυσικό επεξεργαστή E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 6

7 Νήµατα επιπέδου πυρήνα ΒασικέςΙδιότητες Υψηλός κόστος: οι πράξεις νηµάτων είναι κλήσεις συστήµατος ροµολόγηση από το λειτουργικό σύστηµα Εκµετάλλευση πολλών επεξεργαστών Αν ένα νήµα µπλοκάρει, τα υπόλοιπα νήµατα συνεχίζουν την εκτέλεση τους Νήµατα επιπέδου χρήστη Χαµηλό κόστος: οι πράξεις νηµάτων είναι απλές κλήσεις συναρτήσεων ροµολόγηση από τη βιβλιοθήκη, στο χρόνο εκτέλεσης της διεργασίας εν εκµεταλλεύονται πολλαπλούς επεξεργαστές Αν ένα νήµα µπλοκάρει, τότε µπλοκάρει όλη η διεργασία Κατηγορίες δροµολόγησης Χωρίς προεκχώρηση: µε ελεγχόµενη εναλλαγή (π.χ. yield) Με προεκχώρηση: αυτόµατη εναλλαγή, π.χ. µε κάποιον timer E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 7

8 ΜοντέλαΥλοποίησης Νηµάτων Μοντέλο ένα-προς-ένα (1:1) Κάθε νήµα της διεργασίας αντιστοιχεί σε ένα νήµα επιπέδου πυρήνα Μοντέλο πολλά-προς-ένα (Μ:1) Κάθε νήµα της διεργασίας αντιστοιχεί σε ένα νήµα επιπέδου χρήστη Υπάρχει ένα νήµα επιπέδου πυρήνα που λειτουργεί ως ιδεατός επεξεργαστής (virtual processor) Μοντέλο πολλά-προς-πολλά (Μ:Ν) Υβριδικό µοντέλο: Κάθε νήµα της διεργασίας αντιστοιχεί σε ένα νήµα επιπέδου χρήστη Υπάρχουν πολλαπλοί ιδεατοί επεξεργαστές E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 8

9 Πλεονεκτήµατα Νήµατα ύο Επιπέδων Εκµετάλλευση πολλαπλών επεξεργαστών του συστήµατος Η διεργασία µπλοκάρει αν µπλοκάρουν Ν νήµατα Χαµηλό κόστος διαχείρισης νηµάτων επιπέδου χρήστη ηµιουργία συγκεκριµένου πλήθους νηµάτων επιπέδου πυρήνα Ίσος µε τον πραγµατικό επιθυµητό παραλληλισµό Τα νήµατα αυτά (ιδεατοί επεξεργαστές) διατηρούνται καθ όλη τη διάρκεια εκτέλεσης του προγράµµατος Τερµατίζουν όταν τελειώσει όλο το πρόγραµµα ροµολόγηση δύο επιπέδων Λειτουργικό σύστηµα ιδεατοί επεξεργαστές Βιβλιοθήκη νηµάτων νήµατα χρήστη ηµιουργία νηµάτων επιπέδου χρήστη: όσα είναι απαραίτητα για να εκφραστεί ο παραλληλισµός της εφαρµογής E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 9

10 Απεικόνισηένα-προς-ένα (1:1) Νήµα 1 Οντότητα Πυρήνα 1 Stack Registers Νήµα 2 Οντότητα Πυρήνα 2 CPU 1 Stack Stack Registers Registers Νήµα 3 Νήµα 4 Οντότητα Πυρήνα 3 Οντότητα Πυρήνα 4 CPU 2 Heap Data Code E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 10

11 Απεικόνισηπολλά-προς-ένα (Μ:1) Νήµα 1 Stack Νήµα 2 Νήµα 3 Νήµα 4 Οντότητα Πυρήνα 1 CPU 1 CPU 2 Stack Stack Heap Data Code Registers E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 11

12 Απεικόνισηπολλά-προς-πολλά (Μ:Ν) Νήµα 1 Stack Registers Νήµα 2 Οντότητα Πυρήνα 1 CPU 1 Stack Stack Registers Νήµα 3 Νήµα 4 Οντότητα Πυρήνα 2 CPU 2 Heap Data Code E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 12

13 ΠαραδείγµαταΥλοποιήσεων Επιπέδου πυρήνα POSIX Threads σε Linux, Solaris, Windows Win32 Threads Επιπέδου χρήστη GNU Pth Windows fibers Υβριδικό µοντέλο POSIX Threads σε AIX (IBM), HPUX PM2 Marcel threads PSthreads E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 13

14 Βιβλιοθήκη PSthreads Παρέχει µη προεκχωρήσιµα νήµατα επιπέδου χρήστη Μη προεκχωρήσιµα (non preemptive): Ένα νήµα δεν µπορεί να ξεκινήσει την εκτέλεσή του όσο το προηγούµενο νήµα δεν έχει τερµατίσει ή δεν έχει παραχωρήσει εθελοντικά τον επεξεργαστή του Ο χρονοπρογραµµατιστής νηµάτων επιπέδου χρήστη καλείται µόνο σε συγκεκριµένα σηµεία του κώδικα της βιβλιοθήκηςκαι όχι σε τυχαίες χρονικές στιγµές µε χρήση κάποιου timer ιαθεσιµότητα E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 14

15 Οργάνωση E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 15

16 ιεπαφή Παρέχειπαρόµοιο API (Application Programming Interface) µε τα POSIX threads εν παρέχει όλες τις λειτουργίες του προτύπου αφού είναι ειδικού σκοπού Παρέχει υποστήριξη χρόνου εκτέλεσης στον OMPi OpenMP C compiler E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 16

17 Αρχικοποίηση Bιβλιοθήκης int psthread_init(int nvps, unsigned long stacksize) Καλείται στην αρχή κάθε προγράµµατος, πριν κληθεί οποιαδήποτε άλλη συνάρτηση της βιβλιοθήκης Αρχικοποιεί τις εσωτερικές δοµές δεδοµένων και δηµιουργεί τα νήµατα επιπέδου πυρήνα που θα χρησιµοποιηθούν κατά την εκτέλεση Το πλήθος των νηµάτων επιπέδου πυρήνα καθορίζεται από την παράµετρο nvps Η παράµετρος stacksizeκαθορίζει το µέγεθος της στοίβας των νηµάτων Επιστρέφει 0 για επιτυχία, EAGAIN αν αποτύχει π.χ. αδυναµία δέσµευσης απαιτούµενων πόρων E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 17

18 ιαχείρισηνηµάτων psthread_t: τύπος δεδοµένων που περιγράφει νήµα επιπέδου χρήστη psthread_attr_t: καθορισµός αν ένα νήµα θα δηµιουργηθεί αποδεσµευµένο ή όχι PSTHREAD_JOINABLE, PSTHREAD_DETACHED E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 18

19 ηµιουργίανήµατος int psthread_create(psthread_t *thr, psthread_attr_t *attr, void (func)(void *), void *arg) ηµιουργεί ένα νέο νήµα επιπέδου χρήστη Το νήµα αρχίζει την εκτέλεσή του από τη συνάρτηση func έχεται ως µοναδικό όρισµα τον δείκτη arg εν επιστρέφει τίποτα Η εκτέλεση του νήµατος τελειώνει όταν αυτό επιστρέφει από την ρουτίνα του ή καλέσει τη συνάρτηση psthread_exit() Αν επιτύχει, ο περιγραφέας του νήµατος αποθηκεύεται στην διεύθυνση που υποδεικνύει η παράµετρος thr και επιστρέφεται 0 Σε περίπτωση αποτυχίας η συνάρτηση επιστρέφει EAGAIN E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 19

20 Εισαγωγήσε Ουρά Εκτέλεσης int psthread_enqueue(psthread_t thr, int queue) int psthread_enqueue_head(psthread_t thr, int queue) int psthread_enqueue_tail(psthread_t thr, int queue) Τοποθετεί ένα νήµα σε µία ουρά εκτέλεσης Αν queue == -1, εισάγεται σε µια κεντρική ουρά ιαφορετικά εισάγεται στην τοπική ουρά του ιδεατού επεξεργαστή Σε περίπτωση αποτυχίας η συνάρτηση επιστρέφει EINVAL E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 20

21 void psthread_exit (void) ΤερµατισµόςΝήµατος Η συνάρτηση αυτή τερµατίζει την εκτέλεση του νήµατος που την καλεί Οι εσωτερικές δοµές δεδοµένων που διατηρεί η βιβλιοθήκη για το νήµα αυτό ελευθερώνονται αν το νήµα ήταν αποδεσµευµένο Εσωτερικά υπάρχει µηχανισµός ανακύκλωσης των δοµών Η συνάρτηση δεν επιστρέφει ποτέ E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 21

22 void psthread_waitall (void) ΑναµονήΝηµάτων Η συνάρτηση αυτή αναστέλλει την εκτέλεση του νήµατος µέχρι να τερµατίσουν όλα τα νήµατα-παιδιά του που δεν είναι αποδεσµευµένα Αν δεν υπάρχουν παιδιά, η κλήση επιστρέφει άµεσα µε τιµή 1. Αν το νήµα µπλοκάρει, η κλήση θα επιστρέψει 0 E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 22

23 ΑπελευθέρωσηΙδεατού Επεξεργαστή void psthread_yield (void) Καλώντας την συνάρτηση αυτή ένα νήµα παραχωρεί εθελοντικά τον επεξεργαστήτου στην βιβλιοθήκη νηµάτων η οποία αναλαµβάνει να εκτελέσει ένα άλλο νήµαστην θέση του προηγούµενου Το νήµα που παραχώρησε τον επεξεργαστή συνεχίζει την εκτέλεσή του από το σηµείο που σταµάτησε, όταν επιλεγεί πάλι από τον χρονοπρογραµµατιστή της βιβλιοθήκης E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 23

24 ΒοηθητικέςΣυναρτήσεις psthread_t psthread_self (void):επιστρέφει τον περιγραφέα του νήµατος που την κάλεσε psthread_t psthread_nvps (void):επιστρέφει τον αριθµό των ιδεατών επεξεργαστών psthread_t psthread_current_vp (void):επιστρέφει τον αριθµό του υποκείµενου ιδεατού επεξεργαστή psthread_time_t psthread_gettime(void):επιστρέφει το χρόνο σε sec void psthread_vp_sleep (int msec):αναστέλλει την εκτέλεση του ιδεατού επεξεργαστή για msec milliseconds E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 24

25 ΑµοιβαίοςΑποκλεισµός Τα κλειδιά λειτουργούν σε νήµατα επίπεδου πυρήνα Εσωτερικά αντιστοιχούν σε κλειδιά των νηµάτων του προτύπου POSIX (mutexes, spinlocks) void psthread_lock_t void psthread_lock_init(psthread_lock_t *lock_var) void psthread_lock_acquire(psthread_lock_t *lock_var) int psthread_lock_try_acquire(psthread_lock_t *lock_var) void psthread_lock_release(psthread_lock_t *lock_var) void psthread_lock_destroy (psthread_lock_t *lock_var) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 25

26 void psthread_cond_t ΜεταβλητέςΣυνθήκης void psthread_cond_init(psthread_cond_t *cond) void psthread_cond_wait(psthread_cond_t *cond, psthread_lock_t *lock) void psthread_cond_signal(psthread_cond_t *cond) void psthread_cond_broadcast(psthread_cond_t *cond) void psthread_cond_destroy(psthread_cond_t *cond) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 26

27 ΦράγµαταΕκτέλεσης void psthread_barrier_t int psthread_barrier_init(psthread_barrier_t *cond, int count) int psthread_barrier_wait(psthread_barrier_t *bar) int psthread_barrier_destroy(psthread_barrier_t *bar) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 27

28 void psthread_key_t Ιδιωτικά εδοµένα int psthread_key_create(psthread_key_t *key, void *dummy) int psthread_key_setspecific(psthread_key_t *key, const void *value) void *psthread_key_getspecific(psthread_key_t *key) int psthread_key_destroy(psthread_key_t *key) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 28

29 ΕγκατάστασηΒιβλιοθήκης Μετην εντολή configure επιλέγετε τις ιδιότητες της βιβλιοθήκης καθώς και που θα γίνει η εγκατάσταση Μετά εκτελείτε make και make install Επιλογές Αρχιτεκτονική ουρών εκτέλεσης Υποστήριξη κλοπής εργασίας από αποµακρυσµένες ουρές Συµπεριφορά αδρανών ιδεατών επεξεργαστών Μερικές ειδικές επιλογές Μέγιστος αριθµών ιδεατών επεξεργαστών Μέθοδος συγχρονισµού Τρόπος διαχείρισης νηµάτων E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 29

30 #include <psthread.h> static psthread_t maintid; static int count=0; psthread_lock_t lock; Παράδειγµα (1/3) void mythread(void *arg){ int t= (int)arg; printf("thread %p, arg=%d\n",psthread_self(),t); psthread_vp_sleep(100); } psthread_lock_acquire(&lock); count++; psthread_lock_release(&lock); printf("thread %p finished\n", psthread_self()); psthread_exit(); E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 30

31 Παράδειγµα (2/3) #define USER_LEVEL_THREADS 256 #define VIRTUAL_PROCESSORS 4 int main(int argc, char *argv[]){ psthread_time_t t0, t1; psthread_t tid[user_level_threads]; int i; psthread_init(virtual_processors, 0); maintid= psthread_self(); printf("main thread=%p\n", maintid); psthread_lock_init(&lock); t0 = psthread_gettime(); for (i = 0; i < USER_LEVEL_THREADS; i++) { psthread_create(&tid[i], mythread,(void *)i,-1); psthread_enqueue(tid[i], -1); } E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 31

32 Παράδειγµα (3/3) /*for (i = 0; i < USER_LEVEL_THREADS; i++) { psthread_join(tid[i]); printf("tid %p joined\n",tid[i]); }*/ psthread_waitall(); t1 = psthread_gettime(); printf("main finished. count=%d\n",count); printf("elapsed Time =%f seconds\n",t1 - t0); } psthread_lock_destroy(&lock); return(0); E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 32

33 ιαχείρισηνηµάτων Υλοποίηση σε επίπεδο χρήστη Βασικά στοιχεία νήµατος Στοίβα (stack) Καταχωρητές (registers) Βασικές λειτουργίες ηµιουργία (δέσµευση στοίβας, αρχικοποίηση καταχωρητών) Εναλλαγή περιεχοµένου Μέθοδοι υλοποίησης setjmp/longjmp ucontext_t operations (makecontext, swapcontext) assembly fibers (Windows) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 33

34 #include <setjmp.h> jmp_buf context; setjmp - longjmp int setjmp(jmp_buf env); Αποθηκεύει το context ενός νήµατος στον buffer env και επιστρέφει 0 Το νήµα, όταν αποκατασταθεί το context του (από τη longjmp()), θα συνεχίσει την εκτέλεσή του από το ίδιο σηµείο. Τότε η setjmp() επιστρέφει την τιµή του ορίσµατος val της longjmp() void longjmp(jmp_buf env, int val); Αποκαθιστά το context του νήµατος που έχει αποθηκευτεί στον buffer env από προηγούµενη κλήση της setjmp() Αν val==0 τότε η setjmp επιστρέφει 1 Αν val!=0 τότε η setjmp επιστρέφει val E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 34

35 #include <setjmp.h> main() { jmp_buf env; int i; } i = setjmp(env); printf("i = %d\n", i); if (i!= 0) exit(0); setjmp - longjmp longjmp(env, 2); printf("νever reached...\n"); E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 35

36 setjmp - longjmp Εναλλαγή από old_thread σε new_thread switch(old_thread, new_thread) { if (!setjmp(old_thread->context)){ longjmp(new_thread->context, 1); /* δεν επιστρέφει ποτέ εδώ*/ } /* εδώ θα επιστρέψει η εκτέλεση του οld_thread µετά από µία κλήση της συνάρτησης longjmp(old_thread->context, 1); */ } old_thread_work(); E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 36

37 makecontext -swapcontext #include <ucontext.h> ucontext_t context; Πεδία δοµής: sigset_t uc_sigmask: Σήµατα που είναι µπλοκαρισµένα όσο το συγκεκριµένο context είναι ενεργό stack_t uc_stack: Η στοίβα που χρησιµοποιείται από το context mcontext_t uc_mcontext: αναπαράσταση ενός context που έχει σωθεί Κλήσεις int int getcontext(ucontext_t *ucp); setcontext(const ucontext_t *ucp); void makecontext(ucontext_t *ucp, (void *f)(),int argc,...); int swapcontext(ucontext_t *oucp, const ucontext_t *ucp); E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 37

38 makecontext -swapcontext #include <ucontext.h> ucontext_t auc,buc,mainuc; void a() { int i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("a"); swapcontext(&auc, &buc); /* switch to thread B */ } printf("\nswitching to main\n"); swapcontext(&auc, &mainuc); /* switch to main thread */ void b() { int i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("b"); swapcontext(&buc, &auc); /* switch to thread A */ } E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 38

39 makecontext -swapcontext int main(void) { printf("start\n"); /* main thread starts */ } /* Set up context for thread A */ getcontext(&auc); auc.uc_stack.ss_size = 16 * 1024; auc.uc_stack.ss_sp = malloc(auc.uc_stack.ss_size); makecontext(&auc, a, 0); /* Set up context for thread B */ getcontext(&buc); buc.uc_stack.ss_size = 16 * 1024; buc.uc_stack.ss_sp = malloc(buc.uc_stack.ss_size); makecontext(&buc, b, 0); /* Switch to A */ getcontext(&mainuc); /* Save the context of main thread */ swapcontext(&mainuc, &auc); /* Switch to thread A */ printf("done\n"); /* Execution control returned to main thread */ return 0; E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 39

40 UthLib Βιβλιοθήκηπου παρέχει τις βασικές λειτουργίες νηµάτων επιπέδου χρήστη Χρησιµοποιείται για την δηµιουργία πολυνηµατικών συστηµάτων χρόνου εκτέλεσης Η PSthreads χρησιµοποιεί την UthLib Βασικές Κλήσεις typedef void *uth_t; uth_t uth_create(void (*start)(void *arg), void *arg): ηµιουργία νήµατος void uth_switchto(uth_t old, uth_t next): Μεταφορά ελέγχου εκτέλεσης (εναλλαγή) από το τρέχον (old) στο επόµενο (next) uth_t uth_self(void): Αυτοπροσδιορισµός νήµατος void uth_delete(uth_t t): Καταστροφή νήµατος (απελευθέρωση πόρων ή τοποθέτηση σε ουρά ανακύκλωσης) E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 40

41 UthLib #include <uth.h> uth_t auc,buc,mainuc; void a(void *arg) { int i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("a"); uth_switchto(auc, buc); /* switch to thread B */ } printf( \nswitching to main\n"); uth_switchto(auc, mainuc); /* switch to main thread */ void b(void *arg) { int i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("b"); uth_switchto(buc, auc); /* switch to thread A */ } E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 41

42 UthLib int main(void) { printf("start\n"); /* main thread starts */ uth_init(0); uth_vp_init(0,0); /* Set up context for thread A */ auc = uth_create(a, 0); /* Set up context for thread B */ buc = uth_create(b, 0); /* Switch to A */ mainuc = uth_self(); uth_switchto(mainuc, auc); /* Switch to thread A */ } printf("done\n"); /* Execution control returned to main thread */ return 0; E-85: Ε.Θ.Λ: Προγραµµατισµός Συστηµάτων Υψηλών Επιδόσεων 42