-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
synchronize.html
438 lines (338 loc) · 13.4 KB
/
synchronize.html
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<meta name="description" content="">
<meta name="author" content="Habibutsu">
<title>Примитивы синхронизации</title>
<script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.11.0/jquery.min.js"></script>
<!-- Latest compiled and minified CSS -->
<link rel="stylesheet" href="http://netdna.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.1.1/css/bootstrap.min.css">
<!-- Optional theme -->
<link rel="stylesheet" href="http://netdna.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.1.1/css/bootstrap-theme.min.css">
<!-- Latest compiled and minified JavaScript -->
<script src="http://netdna.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.1.1/js/bootstrap.min.js"></script>
<!-- Custom styles for this template -->
<link href="static/theme.css" rel="stylesheet">
<!-- Just for debugging purposes. Don't actually copy this line! -->
<!--[if lt IE 9]><script src="../../assets/js/ie8-responsive-file-warning.js"></script><![endif]-->
<!-- HTML5 shim and Respond.js IE8 support of HTML5 elements and media queries -->
<!--[if lt IE 9]>
<script src="https://oss.maxcdn.com/libs/html5shiv/3.7.0/html5shiv.js"></script>
<script src="https://oss.maxcdn.com/libs/respond.js/1.4.2/respond.min.js"></script>
<![endif]-->
<link rel="stylesheet" href="static/highlight/styles/solarized_dark.css">
<script src="static/highlight/highlight.pack.js"></script>
<script type="text/javascript">
hljs.initHighlightingOnLoad();
//hljs.configure({useBR: true});
$('div.code').each(function(i, e) {hljs.highlightBlock(e)});
</script>
<script>
(function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){
(i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),
m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)
})(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');
ga('create', 'UA-51121455-1', 'habibutsu.github.io');
ga('send', 'pageview');
</script>
</head>
<body role="document">
<!-- Fixed navbar -->
<div class="navbar navbar-inverse navbar-fixed-top" role="navigation">
<div class="container">
<div class="navbar-header">
<button type="button" class="navbar-toggle" data-toggle="collapse" data-target=".navbar-collapse">
<span class="sr-only">Toggle navigation</span>
<span class="icon-bar"></span>
<span class="icon-bar"></span>
<span class="icon-bar"></span>
</button>
<a class="navbar-brand" href="#">Alexander Verbitsky</a>
</div>
<div class="navbar-collapse collapse">
<ul class="nav navbar-nav">
<li><a href="index.html">Главная</a></li>
<li class="dropdown">
<a href="#" class="dropdown-toggle" data-toggle="dropdown">Заметки<b class="caret"></b></a>
<ul class="dropdown-menu">
<li><a href="linux_syscall.html">Системный вызов в Linux</a></li>
<li class="dropdown-header">Модель памяти</li>
<li><a href="git_help.html">Шпаргалка по Git</a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="slides.html">Слайды</a></li>
</ul>
</div><!--/.nav-collapse -->
</div>
</div>
<div class="container theme-showcase" role="main">
<div class="row well">
<div class="col-sm-8 blog-main">
<div class="blog-post">
<img src="static/synchronize.png">
<h1 class="blog-post-title">Примитивы синхронизации</h1>
<p class="blog-post-meta">Август 20, 2014 <a href="#">Habibutsu</a></p>
<h2>Содержание</h2>
<ul>
<li><a href="#introduction">Введение</a></li>
<li><a href="#volatile">volatile</a></li>
<li><a href="#spin_lock">Спин блокировка (spin lock)</a></li>
<li><a href="#semaphore">Семафор (semaphore)</a></li>
<li><a href="#mutex">Мьютекс (mutex)</a></li>
<!-- <li><a href="#mutex_conditional">mutex and conditional</a></li>-->
<li><a href="#futex">Фьютекс (futex)</a></li>
</ul>
<h2 class="blog-post-title">Введение</h2>
<h2 class="blog-post-title">volatile</h2>
<p>
Квалификатор volatile сообщает компилятору, что выражение не нужно оптимизровать. Большинство компиляторов могут автоматически оптимизировать некоторые выражения если сочтут что значение выражения не изменяется и поэтому нет смысла перепроверять его при каждом обращении. Кроме того, компиляторы могут изменять порядок вычисления выражения при компиляции.
</p>
<p>
Использование в качестве примитва синхронизации может являться безопасным только в том случае, если запись и чтение для выражения аннотированного данным кфалификатором производится атомарно.
</p>
<pre class="c"><code>/*
cc -std=c11 -pthread volatile.c -o volatile
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#define NUM 5
volatile int is_started = 0;
void* thread_function(void* num){
int thread_num = (int) num;
while(is_started == 0);
printf("Thread %d is started\n", thread_num);
for(int i; i < 1000000; i++);
return NULL;
}
int main(){
pthread_t threads[NUM];
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *) i);
}
printf("Wait to start...\n");
sleep(1);
printf("Now go!\n");
is_started = 1;
// wait to terminate
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
</code></pre>
<h2 class="blog-post-title">Спин блокировка (spin lock)</h2>
<p>
Спин-блокировка - циклическая блокировка или блокировка активного ожидания,
основанная (аналогично приведенному выше примеру с volatile) на постоянном
тестировании переменной блокирования, до момента ее "освобождения".
</p>
<p>
Реализуется данный вид блокировки на основе атомарных операций в качестве
которых выступают асемлерные инструкции имеющиеся у процессора, как например
cmpxchg "сравнение с обменом" для x86.
</p>
<p>
Основным достоинстовом и одновременно недостатком спин-блокировки является отсутствие переключения контекста выполнения, однако при этом происходит активное использование процессора что не всегда оправдано.
</p>
<pre class="c"><code>/*
cc -g -std=gnu11 -pthread spin_lock.c -o spin_lock
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#define NUM 5
pthread_spinlock_t is_started;
void* thread_function(void* num){
int thread_num = (int) num;
pthread_spin_lock(&is_started);
printf("Thread %d is started\n", thread_num);
for(int i = 0; i < 1000000; i++);
pthread_spin_unlock(&is_started);
return NULL;
}
int main(){
pthread_t threads[NUM];
pthread_spin_init(&is_started, 0);
pthread_spin_lock(&is_started);
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *) i);
}
printf("Wait to start...\n");
sleep(1);
printf("Now go!\n");
pthread_spin_unlock(&is_started);
// wait to terminate
for(int i=0; i<NUM; i++){
pthread_join(threads[i], NULL);
}
pthread_spin_destroy(&is_started);
return 0;
}
</code></pre>
<h2 class="blog-post-title">Семафор (semaphore)</h2>
<p>
Семафор - объект, ограничивающий количество потоков, которые могут войти в заданный участок кода (определение введено Эдсгером Дейкстрой).
</p>
<p>
На текущий момент реализуется на основе фьютекса.
</p>
<pre class="c"><code>/*
cc -std=c11 -pthread semaphore.c -o semaphore
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define NUM 5
sem_t is_started;
void* thread_function(void* num){
int thread_num = (int) num;
sem_wait(&is_started);
printf("Thread %d is started\n", thread_num);
for(int i=0; i < 100000000; i++);
return NULL;
}
int main(){
pthread_t threads[NUM];
sem_init(&is_started, 0, 0);
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *) i);
}
printf("Wait to start...\n");
sleep(1);
printf("Now go!\n");
for(int i=0; i < NUM; i++){
sem_post(&is_started);
}
// wait to terminate
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
</code></pre>
<h2 class="blog-post-title">Мьютекс (mutex)</h2>
<p>
Мьютекс (mutex, от mutual exclusion — "взаимное исключение")
</p>
<pre class="c"><code>/*
cc -std=c11 -pthread mutex.c -o mutex
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#define NUM 5
pthread_mutex_t is_started;
void* thread_function(void* num){
int thread_num = (int) num;
pthread_mutex_lock(&is_started);
printf("Thread %d is started\n", thread_num);
for(int i; i < 100000000; i++);
pthread_mutex_unlock(&is_started);
return NULL;
}
int main(){
pthread_t threads[NUM];
pthread_mutex_init(&is_started, NULL);
pthread_mutex_lock(&is_started);
for(int i=0; i<NUM; i++){
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *) i);
}
printf("Wait to start...\n");
sleep(1);
printf("Now go!\n");
pthread_mutex_unlock(&is_started);
// wait to terminate
for(int i=0; i<NUM; i++){
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
</code></pre>
<h2 class="blog-post-title">Фьютекс (futex)</h2>
<p>
Фьютекс (futex - сокращение от англ. fast userspace mutex).
</p>
<pre class="c"><code>/*
cc -std=c11 -pthread futex.c -o futex
*/
#include <stdio.h>
#include <<pthread.h>
#include <linux/futex.h>
#include <syscall.h>
#define NUM 5
int is_started = 0;
int futex_wait(int *uaddr, int val) {
return syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAIT, val, NULL, NULL, 0);
}
int futex_wake(int *uaddr, int val) {
return syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAKE, val, NULL, NULL, 0);
}
void* thread_function(void* num){
int thread_num = (int) num;
futex_wait(&is_started, 0);
printf("Thread %d is started\n", thread_num);
for(int i; i < 100000000; i++);
return NULL;
}
int main(){
pthread_t threads[NUM];
for(int i=0; i < NUM; i++){
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *) i);
}
printf("Wait to start...\n");
sleep(1);
printf("Now go!\n");
futex_wake(&is_started, NUM);
// wait to terminate
for (int i=0; i<NUM; i++){
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
</code></pre>
<h2 class="blog-post-title">Ссылки</h2>
<a name="links"></a>
<p>
<ul>
<li>[1]
<a name="link1" href="http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html">
Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals
</a>
</li>
<li>
[2]
<a href="http://bartoszmilewski.com/2008/09/01/thin-lock-vs-futex/">
Thin Lock vs. Futex
</a>
</li>
</ul>
</p>
</div>
<!-- /blog-post -->
</div>
<!-- /blog-main -->
<div class="col-sm-3 col-sm-offset-1 blog-sidebar">
<div class="panel panel-default">
<div class="panel-heading">
<h4 class="panel-title" style="font-size: 18px">Архив</h4>
</div>
<div class="panel-body">
<ol class="list-unstyled">
<li><a href="#">Январь 2014</a></li>
</ol>
</div>
</div>
<div class="sidebar-module well">
<h4>Мой профиль</h4>
<ol class="list-unstyled">
<li><a href="https://plus.google.com/+AlexanderVerbitsky">G+</a></li>
<li><a href="https://github.com/habibutsu">GitHub</a></li>
<li><a href="#">Linkedin</a></li>
</ol>
</div>
</div><!-- /.blog-sidebar -->
</div><!-- /.row -->
</div> <!-- /container -->
</body>
</html>