3.2.5Всплывающие потоки

Потоки часто используются в распределенных системах. Важным примером может служить обработка входящих сообщений, например запросов на обслуживание. Традиционный подход заключается в наличии процесса или потока, который блокируется по системному запросу recieve, ожидая входящего сообщения. Когда сообщение прибывает, оно принимается и обрабатывается.

Возможен и принципиально другой подход, при котором по прибытии сообщения система создает новый поток для его обработки. Такой поток называется всплывающим, его схема проиллюстрирована на рис. 3.7. Основным преимуществом всплывающих потоков является их «свежесть» — у такого потока нет истории: регистров, стека и прочей информации, которую нужно восстанавливать. Всплывающие потоки абсолютно «стерильны» и идентичны, что позволяет создавать их быстро. Новый поток обрабатывает входящее сообщение. Использование всплывающих потоков позволяет значительно сократить промежуток времени между прибытием сообщения и началом его обработки.

Рис. 3.7. Механизм всплывающих потоков

При использовании всплывающих потоков необходимо предварительное планирование. Например, в каком процессе возникнет новый поток? Если система поддерживает потоки, работающие в контексте ядра, новый поток может возникнуть там (именно поэтому мы не показали ядро на рис. 2.11). Создание всплывающих потоков в пространстве ядра всегда быстрее и проще, чем в пространстве пользователя. К тому же всплывающему потоку в пространстве ядра проще получить доступ ко всем таблицам ядра и устройств ввода-вывода, что может оказаться полезным при обработке прерываний. С другой стороны, наличие ошибок в потоке, расположенном в пространстве ядра, может нанести существенно больший ущерб. Например, если поток работает слишком долго и невозможно воспользоваться приоритетным прерыванием, это может привести к потере входных данных.

3.3Межпроцессное взаимодействие

Процессам часто бывает необходимо взаимодействовать между собой. Например, в конвейере ядра выходные данные первого процесса должны передаваться второму и т. д. по цепочке. Поэтому необходимо правильно организованное взаимодействие между процессами, по возможности не использующее прерываний. В этом разделе мы рассмотрим некоторые аспекты межпроцессного взаимодействия (IPC, interprocess communication).

Проблема разбивается на три пункта. Это передача информации от одного процесса другому. Второй связан с контролем над деятельностью процессов: как гарантировать, что два процесса не пересекутся в критических ситуациях (представьте себе два процесса, каждый из которых пытается завладеть последним мегабайтом памяти). Третий касается согласования действий процессов: если процесс А должен поставлять данные, а процесс В выводить их на печать, то процесс В должен подождать и не начинать печатать, пока не поступят данные от процесса A. Мы рассмотрим все три случая в следующем подразделе.

Важно понимать, что два из трех описанных пунктов в равной мере относятся и к потокам. Первый — передача информации — в случае потоков проблемой не является, поскольку у потоков общее адресное пространство (передача информации между потоками с разным адресным пространством уже является проблемой передачи информации между процессами). Остальные два с тем же успехом касаются потоков: те же проблемы, и те же решения. Мы будем рассматривать эти ситуации в контексте процессов, но имейте в виду, что эти же рассуждения применимы и для потоков.