Сетевые операционные системы
Реализация С-нитей в Mach
В Mach существует несколько реализаций С-нитей. Оригинальная реализация выполняет все нити в пользовательском пространстве внутри одного процесса. Этот подход основан на разделении во времени всеми С-нитями одной нити ядра, как это показано на рисунке 6.3, а. Этот подход может также использоваться в UNIX'е или любой другой системе, в которой нет поддержки нитей ядром. Такие нити работают как разные подпрограммы одной программы, что означает, что они планируются невытесняющим образом. Например, в случае типовой задачи "производитель-покупатель" производитель должен заполнить буфер, а затем заблокироваться, чтобы дать шанс покупателю на выполнение.
Рис. 6.3. Варианты реализаций С-нитей
(а) - Все C-нити используют одну нить ядра;
(б) - Каждая C-нить имеет свою собственную нить ядра;
(в) - Каждая C-нить имеет свой собственный однонитевый процесс
Данная реализация имеет недостаток, присущий всем нитевым пакетам, работающим в пользовательском пространстве без поддержки ядра. Если одна нить выполняет блокирующий системный вызов, например, чтение с терминала, то блокируется весь процесс. Чтобы избежать этой ситуации, программист должен избегать использовать блокирующие системные вызовы. В BSD UNIX имеется системный вызов SELECT, который может быть использован для того, чтобы узнать, имеется ли символ в буфере терминала. Но в целом операция остается запутанной.
Вторая реализация использует одну Mach-нить для одной С-нити, как показано на рисунке 6.3, б. Эти нити планируются с вытеснением. В многопроцессорных системах нити могут действительно работать параллельно на различных процессорах. Фактически возможно мультиплексирование m пользовательских нитей с n нитями ядра, хотя наиболее общим случаям является n=m.
В третьей реализации для каждого процесса выделяется одна нить ядра, как показано на рисунке 6.3, в. Процессы реализуются так, что их адресные пространства отображаются в одну и ту же физическую память, позволяя разделять ее тем же способом, что и в предыдущих реализациях. Данный способ поддержки нитей используется только тогда, когда требуется специализированное использование виртуальной памяти. Недостатком этого метода является то, что порты, UNIX-файлы и другие ресурсы процесса не могут разделяться.
Основное практическое значение первого подхода состоит в том, что в условиях отсутствия истинного параллелизма последовательное выполнение нити позволяет воспроизводить промежуточные результаты, облегчая процесс отладки.
