9.4. Для ограничения количества выполняющихся потоков в функции TimedMutualExclusion наряду с другими средствами используется дросселирование семафоров. Поэкспериментируйте со значениями счетчиков как на однопроцессорных, так и на SMP-системах. Воспроизводят ли полученные вами результаты те, о которых сообщалось ранее в настоящей главе?
9.5. Воспользуйтесь методикой дросселирования семафоров в программе statsMX (statsCS.c, statsMX.с).
9.6. Упражнение повышенной сложности. Все ли из четырех разновидностей программы работают корректно, если не обращать внимания на производительность, на SMP-системах? Исследуйте результаты, получаемые при большом количестве потоков. Запустите программы на SMP-системах, работающих под управлением Windows 2000 или Windows Server 2003. Проявляются ли при этом проблемы "разрыва слов" ("word tearing") и "конфликтов строки кэша" ("cache line conflict"), описанных ранее в настоящей главе, а также в [6]? Для воспроизведения указанных проблем вам может потребоваться использование 16-битовых (тип данных short integer) счетчиков.
9.7. Используйте родство процессора в качестве средства улучшения производительности, внеся необходимые изменения в программы, о которых шла речь в настоящей главе.
9.8. Постарайтесь определить, оказывает ли использование гиперпотоков влияние на производительность приложений. Средства гиперпоточной обработки обеспечиваются, например, процессором Intel Xeon.
ГЛАВА 10 Усовершенствованные методы синхронизации потоков
В предыдущей главе были описаны проблемы производительности, возникающие в Windows, и способы их преодоления в реалистичных ситуациях. В главе 8 обсуждался ряд простых задач, требующих привлечения объектов синхронизации. В настоящей главе на основании идей, изложенные в главах 8 и 9, решаются задачи, которые также встречаются в реальной практике, но отличаются большей сложностью.
Первое, что нам предстоит сделать — это объединить два или более объекта синхронизации вместе с данными для создания сложного объекта синхронизации. Наиболее полезной комбинацией такого рода является модель переменных условий (condition variable model), включающая мьютекс и одно или несколько событий. Указанная модель играет весьма существенную роль в самых различных практических ситуациях, поскольку многие серьезные программные дефекты, обусловленные влиянием состязательности, проявляются именно тогда, когда объекты синхронизации Windows, особенно события, используются программистами неправильно. События имеют сложную природу и ведут себя по-разному в зависимости от того, какой именно из описанных в табл. 8.1 вариантов используется, и поэтому следует придерживаться определенных правил, устанавливаемых хорошо изученными моделями.
В последующих разделах показано, как систематизировать управление запуском и отменой выполнения каждого из совместно работающих потоков при помощи асинхронного вызова процедур (Asynchronous Procedure Calls, APC).
Другие проблемы производительности обсуждаются по мере необходимости.
Модель переменных условий и свойства безопасности
Многопоточные программы намного легче разрабатывать, делать их более понятными и сопровождать, если использовать известные, хорошо разработанные методики и модели. Эти вопросы уже обсуждались в главе 7, в которой для создания полезной концептуальной основы, позволяющей понять принципы работы многопоточных программ, были введены модель "хозяин/рабочий" ("boss/worker") и модель рабочей группы (work crew model). Понятие критических участков кода (critical sections) играет существенную роль при использовании мьютексов, а определение инвариантов (invariants) используемых структур данных также может принести немалую пользу. Наконец, даже для дефектов существуют свои модели, как это было показано на примере взаимной блокировки (deadlock) потоков.
Примечание
Компания Microsoft разработала собственный набор моделей, таких как апартаментная модель (apartment model) или модель свободных потоков (free threading). Эта терминология чаще всего встречается в технологии СОМ и кратко обсуждается в конце главы 11.
Совместное использование событий и мьютексов
Далее показано, как обеспечить совместное использование мьютексов и событий путем обобщения программы 8.2, представляющей описанную ниже ситуацию, с которой нам еще не раз предстоит столкнуться. Примечание. Это обсуждение в равной степени применимо как к мьютексам, так и к объектам CRITICAL_SECTION.
• Как мьютекс, так и событие связываются с блоком сообщений или иной структурой данных.