図? シングルスレッドのプロセスとマルチスレッドのプロセス
分散システム
電子・情報工学系
新城 靖
<yas@is.tsukuba.ac.jp>
このページは、次の URL にあります。
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/dsys-1998/1999-01-19
/pthread.html
あるいは、次のページから手繰っていくこともできます。
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/index-j.html
１つのプロセスの中に複数のスレッドを作って動作させることを マルチスレッド という。これに対して，今までのプロセスは，１つのアドレス空間に１つのスレッ ドだけが動いているもので、これを強調する時には， シングルスレッド のプロセスという。
もともとスレッドは、 並列処理(parallel processing)を行う時に使われてきた(共有メモリ型マルチ プロセッサ、Mach)。最近では、もともと内部に並列性を含んでいたプログラ ムを自然に表現するためにも使われる。
Pthread を利用したプログラムを書く時には、次のようなヘッダ・ファイルを 読み込む。
#include <pthread.h>
O2 でのコンパイルとリンク。-lpthread を付ける。
---------------------------------------------------------------------- % cc -o create create.c -lpthread% ./create
----------------------------------------------------------------------
図? fork-joinモデルの実現
後で join する必要がない時には、pthread_detach() を使って切り離す。 (joinしなくてもゾンビが残らない。)
図? スレッドの生成とjoin
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: create-join-2.c -- スレッドを２つ作るプログラム
4: このファイルは次の場所にあります。
5: ~yas/dsys/pthread/create-join-2.c
6: cp コマンドでコピーできます。
7: $Header: /home/lab2/OS/yas/dsys-1998/pthread/RCS/create-join-2.c,v 1.1 1999/01/18 11:52:49 yas Exp $
8: Start: 1999/01/18 20:49:16
9: */
10:
11: #include <pthread.h>
12:
13: void func1( int x );
14: void func2( int x );
15:
16: main() {
17: pthread_t t1 ;
18: pthread_t t2 ;
19: pthread_create( &t1, NULL, (void *)func1, (void *)1 );
20: pthread_create( &t2, NULL, (void *)func2, (void *)2 );
21: printf("main()\n");
22: pthread_join( t1, NULL );
23: pthread_join( t2, NULL );
24: }
25:
26: void func1( int x ) {
27: int i ;
28: for( i = 0 ; i<3 ; i++ ) {
29: printf("func1( %d ): %d \n",x, i );
30: }
31: }
32:
33: void func2( int x ) {
34: int i ;
35: for( i = 0 ; i<3 ; i++ ) {
36: printf("func2( %d ): %d \n",x, i );
37: }
38: }
----------------------------------------------------------------------
実行例。
この例では、次の３つのスレッドが作られる。---------------------------------------------------------------------- % cp ~yas/dsys/pthread/create-join-2.c .
func2 から作られたスレッド t2
func1 から作られたスレッド t1
pthread_create() により作られる。
どういう順序で実行されるかは、決まっていない。 決まっていない。スレッドは、もともと順番を決めないような処理、 非同期的(asynchronous) な処理を表現するためのもの。どうしても他のスレッドと同期を行なう必要が 出てきた時には、mutex や条件変数といった同期機能を使う。
pthread_create()で指定された関数からリターンすると、そ
のスレッドが終了する。pthread_exit() を呼び出してもよい。
ただし、
初期スレッド
が終了すると、プロセス全体が終了する。
exit() システムコールを呼び出しても終了する。
システムプログラムＩ（１学期）の 1998年6月9日の dnl 1998年6月9日の 再掲。
TCP/IP のポート番号 7 (echo) では、受け取ったデータをそのまま返すサー ビスを提供している。以下は、これと同じような機能を提供するサーバである。 複数の接続先（クライアント）の要求を同時に処理するために、クライアント ごとに fork() システム・コールで専用の子プロセスを作っている。
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-server-fork.c -- 受け取った文字列をそのまま返すサーバ(fork版)
4: ~yas/syspro1/ipc/echo-server-fork.c
5: $Header: /home/lab2/OS/yas/syspro1-1998/ipc/RCS/echo-server-fork.c,v 1.5 1997/06/09 21:28:27 yas Exp $
6: Start: 1997/06/09 19:46:40
7: */
8: #include <stdio.h>
9: #include <sys/types.h> /* socket(), time() */
10: #include <sys/socket.h> /* socket() */
11: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
12:
13: extern void echo_server( int portno );
14: extern void echo_reply( int com );
15: extern void print_host_port( int portno );
16: extern void tcp_peeraddr_print( int com );
17: extern tcp_acc_port( int portno );
18: extern int writen( int fd, char *buf, int nbytes );
19:
20: main( int argc, char *argv[] )
21: {
22: int portno ;
23: if( argc >= 3 )
24: {
25: fprintf( stdout,"Usage: %s host port\n",argv[0] );
26: exit( -1 );
27: }
28: if( argc == 2 )
29: portno = atoi( argv[1] );
30: else
31: portno = getuid();
32: echo_server( portno );
33: }
34:
35: void echo_server( int portno )
36: {
37: int acc,com ;
38: pid_t child_pid ;
39: acc = tcp_acc_port( portno );
40: if( acc<0 )
41: exit( -1 );
42: print_host_port( portno );
43: while( 1 )
44: {
45: if( (com = accept( acc,0,0 )) < 0 )
46: {
47: perror("accept");
48: exit( -1 );
49: }
50: tcp_peeraddr_print( com );
51: if( (child_pid=fork()) > 0 ) /* parent */
52: {
53: close( com );
54: }
55: else if( child_pid == 0 )
56: {
57: close( acc );
58: echo_reply( com );
59: printf("[%d,%d] connection closed.\n",getpid(),com );
60: close( com );
61: exit( 0 );
62: }
63: }
64: }
65:
66: void echo_reply( int com )
67: {
68: char buf[BUFSIZ] ;
69: int rcount ;
70: int wcount ;
71:
72: while( (rcount=read(com,buf,BUFSIZ)) > 0 )
73: {
74: if( (wcount=writen(com,buf,rcount))!= rcount )
75: {
76: perror("write");
77: exit( 1 );
78: }
79: printf("[%d,%d] ",getpid(),com );
80: fflush( stdout );
81: write( 1, buf, rcount );
82: }
83: }
＜以下省略＞
85: void print_host_port( int portno )
...
93: void tcp_peeraddr_print( int com )
...
112: tcp_acc_port( int portno )
...
141: int writen( int fd, char *buf, int nbytes )
----------------------------------------------------------------------
実行例。
サーバ側。サーバは、終了しないので、最後に、^C か Del を押して、割り込みを掛けて終了させる。
クライアント側（その１）。---------------------------------------------------------------------- % ./echo-server-fork
クライアント側（その２）。---------------------------------------------------------------------- % telnet adonis1 1231
---------------------------------------------------------------------- % % telnet adonis1 1231
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-server-fork.c -- 受け取った文字列をそのまま返すサーバ(pthread版)
4: ~yas/syspro1/ipc/echo-server-fork.c
5: $Header: /home/lab2/OS/yas/dsys-1998/pthread/RCS/echo-server-pthread.c,v 1.1 1999/01/18 12:29:11 yas Exp $
6: <-- ~yas/syspro1-1998/ipc/RCS/echo-server-fork.c,v 1.5 1997/06/09 21:28:27 yas Exp $
7: Start: 1997/06/09 19:46:40
8: */
9: #include <stdio.h>
10: #include <sys/types.h> /* socket(), time() */
11: #include <sys/socket.h> /* socket() */
12: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
13: #include <pthread.h>
14:
15: extern void echo_server( int portno );
16: extern void echo_reply( int com );
17: extern void print_host_port( int portno );
18: extern void tcp_peeraddr_print( int com );
19: extern tcp_acc_port( int portno );
20: extern int writen( int fd, char *buf, int nbytes );
21:
22: main( int argc, char *argv[] )
23: {
24: int portno ;
25: if( argc >= 3 )
26: {
27: fprintf( stdout,"Usage: %s host port\n",argv[0] );
28: exit( -1 );
29: }
30: if( argc == 2 )
31: portno = atoi( argv[1] );
32: else
33: portno = getuid();
34: echo_server( portno );
35: }
36:
37: void echo_server( int portno )
38: {
39: int acc,com ;
40: pthread_t worker ;
41: acc = tcp_acc_port( portno );
42: if( acc<0 )
43: exit( -1 );
44: print_host_port( portno );
45: while( 1 )
46: {
47: if( (com = accept( acc,0,0 )) < 0 )
48: {
49: perror("accept");
50: exit( -1 );
51: }
52: tcp_peeraddr_print( com );
53: if( pthread_create( &worker, NULL, (void *)echo_reply, (void *)com)
54: != 0 )
55: {
56: perror("pthread_create()");
57: exit( -1 );
58: }
59: pthread_detach( worker );
60: }
61: }
62:
63: void echo_reply( int com )
64: {
65: char buf[BUFSIZ] ;
66: int rcount ;
67: int wcount ;
68:
69: while( (rcount=read(com,buf,BUFSIZ)) > 0 )
70: {
71: if( (wcount=writen(com,buf,rcount))!= rcount )
72: {
73: perror("write");
74: exit( 1 );
75: }
76: printf("[%d,%d,%d] ",getpid(),pthread_self(),com );
77: fflush( stdout );
78: write( 1, buf, rcount );
79: }
80: printf("[%d,%d,%d] connection closed.\n",getpid(),pthread_self(),com );
81: close( com );
82: }
＜以下省略＞
84: void print_host_port( int portno )
...
92: void tcp_peeraddr_print( int com )
...
112: tcp_acc_port( int portno )
...
141: int writen( int fd, char *buf, int nbytes )
----------------------------------------------------------------------
実行例。
サーバ側。サーバは、終了しないので、最後に、^C か Del を押して、割り込みを掛けて終了させる。
クライアント側（その１）。---------------------------------------------------------------------- % ./echo-server-pthread
クライアント側（その２）。---------------------------------------------------------------------- % telnet adonis1 1231
---------------------------------------------------------------------- % % telnet adonis1 1231