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pthreadの読み込み/書き込みロック

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投稿者投稿内容
angel
ぬし
会議室デビュー日: 2005/03/17
投稿数: 711
投稿日時: 2007-06-27 23:21
こんばんは。
最近プログラミングもやるようになりました。

pthreadの排他制御で疑問が出たところがありますので、どなたかご教示頂ければ幸いです。

1. 作っているもの
　同じ動作を複数スレッドで、並列非同期に繰り返し行うプログラム ( 負荷生成ツール )

2. 考えている仕組み
　各スレッドでの負荷生成状況 ( 単位時間当たりの正常処理件数/エラー件数、処理時間平均等 ) をとりまとめてレポートできること。
　各スレッドは、スレッド毎に決められたメモリ領域に非同期に状況を記録し、周期的にレポート用スレッドが、それら記録された情報を読み込み、集計の上レポートする。
　※レポート用スレッドを立てずに全スレッドが printf等を行った場合、集計が面倒と思われるため

3. 疑問点
　負荷生成スレッドが状況を記録する動作と、レポート用スレッドがそれら情報を読み込む ( 情報のリセットも含む ) 動作が競合するため、排他制御を行う必要があると考えていますが、そこで読み込み/書き込みロックは使えるものでしょうか。
mutexをスレッド数分用意するのは、オーバーヘッドが大きいのではないかと考えています。
もしくは単一のmutexで、状況記録そのものを同期的に行う手もありますが、せっかく負荷生成を非同期に行っていても、レポートの部分がジャイアントロックになると無駄が多いのではないか、とも考えています。

で、読み込み/書き込みロックを使用する方式としては、状況記録時は、各負荷生成スレッドで pthread_rwlock_rdlock による読み込みロックを取得、集計用スレッドは、定期的に pthread_rwlock_wrlock で書き込みロックを取得し、各スレッドの記録した情報を収集する、というものを考えました。
各負荷生成スレッドでの状況記録は並列に行え、情報収集時のみは、状況の記録がブロックされるということで、都合が良さそうだと考えています。

この方式で問題はなさそうでしょうか。特に、処理としての読み書きと、ロックの種類（読み書き）が逆になってしまいますが、この点は如何でしょうか。
また、これ以外で定石となっているような方法があれば、是非ご教示ください。
あしゅ
ぬし
会議室デビュー日: 2005/08/05
投稿数: 613
投稿日時: 2007-06-28 11:09
引用:

angelさんの書き込み (2007-06-27 23:21) より:
3. 疑問点
　負荷生成スレッドが状況を記録する動作と、レポート用スレッドがそれら情報を読み込む ( 情報のリセットも含む ) 動作が競合するため、排他制御を行う必要があると考えていますが、そこで読み込み/書き込みロックは使えるものでしょうか。

・負荷生成スレッドは状況を記録する
・レポート用スレッドはリセットする

どちらも書き込み動作を含んでいるのでrwlockは有効でないと思います。

引用:

mutexをスレッド数分用意するのは、オーバーヘッドが大きいのではないかと考えています。

複数のmutexにロックを分散させる方法ですね。
一般的にはこちらに近い形を使うことが多いようです。

mutexは同期機構の中では軽い部類のオブジェクトなので、
全スレッドに対応する数を使っても一般的に問題ありません。

mutexの数を減らしたいのならば、ハッシュ法を応用して、
同期化する対象のハッシュ値からmutexを求める方法が使えます。

angelさんの場合ですと、
スレッド毎に用意した統計情報が同期化する対象なので、
ここに連番でもスレッドIDでもよいので整数の識別IDを用意して、
mutexの配列[識別ID % 配列の要素数]として得たmutexをロックします。

こうすれば、スレッド数に影響されずに、
任意の数のmutexにロックを分散させることができます。
ぽんす
ぬし
会議室デビュー日: 2003/05/21
投稿数: 1023
投稿日時: 2007-06-28 20:01
clone(3)しか使わない野蛮人なので、文明的な方法はあまり分からないですが。

> 特に、処理としての読み書きと、ロックの種類（読み書き）が逆になってしまいますが、この点は如何でしょうか。

べつに問題ないかと。pthread_rwlock_rdlockとかpthread_rwlock_wrlockとか
いってるのは、shared lock と exclusive lock の組み合わせをどう操作するか
という話で、読み込み時に利用するのに向いていそうな操作をpthread_rwlock_rdlock、
書き込み時に利用するのに向いていそうな操作をpthread_rwlock_wrlockと
呼んでいるだけのことで、ロックを取って何をしようがどうでもいいことですよね。

> mutexをスレッド数分用意するのは、オーバーヘッドが大きいのではないかと考えています。
ロックの取得を試みるところで無駄にループして重くなるのではないか、
ということでしょーか。ロックを確保しているのが短時間であれば
問題は生じないし、この場合はごく短時間でよさそうですよね。

あとは、ロックを取らずにやる、とか。
必要な情報をビット演算してひとつの変数に詰め込んで、アトミックに
メモリアクセスするように書くという手です。
インラインアセンブラ書いたりで、可搬性は犠牲になりますが。

個人的には
> ※レポート用スレッドを立てずに全スレッドが printf等を行った場合、集計が面倒と思われるため
というのがどうにもピンと来ませんが。
スレッド別に生の情報をファイル出力してもいいし、ひとつのファイルを
共有してwrite(2)でアトミックに書き込むようにしてもいいし、
それを後から集計すればいいんじゃないかしらん。
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