16. Posix-специфікація: п’ять базових механізмів.

POSIX- специфікація підтримує п’ять базових механізмів, які викорис­то­вуються для реалізації взаємодії між процесами:

• файли з засобами блокування та розблокування;

• канали (неіменовані, іменовані і черги FIFO);

• загальна пам'ять і повідомлення;

• сокети;

• семафори.

Кожен з цих механізмів має переваги, недоліки, складні питання глухі кути які проектувальники і розробники ПЗ повинні обов’язково враховувати, якщо хочуть створити надійний і ефективний зв'язок між декількома процесами. Організувати взаємодію. між декількома потоками (які інколи називають полегшеними процесами) зазвичай простіше, ніж між процесами, оскільки потоки використовують загальний адресний простір. Це означає, що кожен поті в програмі може легко передавати параметри, приймати значення, які повертаються функціями, і отримувати доступ до глобальних даних. Але якщо взаємодію процесів або потоків не спроектовано відповідним чином, ви­ни­кають такі проблеми, як взаємне блокування, нескінчені відтермінування та інші ситуації гонок даних. Необхідно зауважити, що подані вище проблеми характерні як для розподіленого, так і для паралельного програмування.

Не дивлячись на те що системи з виключно паралельною обробкою від­різняються від систем з виключно розподіленою обробкою, ми зумисне не про­водили межі між проблемами координації в розподілених і паралельних систе­мах. Частково це пояснюється деяким перекриттям існуючих проблем, і частко­во тим, що деякі рішення проблем в одній області часто можемо використати для вирішення в іншій. Але головна причина узагальненого підходу полягає в тому, що в наш час гібридні (паралельно-розподілені) системи стають загально­вживаними. Сучасний стан паралельній обробці даних визначають кластери і мережі. Унікальні кластерні конфігурації реалізують з готових продуктів. Такі архітектури містять колекцію комп’ютерів з багатьма процесорами, а одно про­цесорні системи відходять в минуле. В майбутньому передбачається, чисто роз­поділені системи будуть вбудовані у вигляді комп’ютерів з декількома проце­со­рами. Це означає, що на практиці проектувальник або розробник ПЗ буде те­пер все частіше стикатися з проблемами розподілу та паралелізму. Тому ми розглядаємо всі ці проблеми в одному просторі. В табл. 1. подано комбінації па­ралельного та розподіленого програмування з різними конфігураціями апара­т­ного забезпечення.

В табл.1 зверніть увагу на те, що існують конфігурації, в яких парале­лізм досягається за рахунок використання декількох комп’ютерів. В такому ви­падку ефективніше скористатися бібліотеками PVM. І також існують конфігу­ра­ції, в яких розподілене програмування може бути реалізоване лише на одно­му комп’ютері за рахунок розподілу логіки ПЗ на декілька процесів або пото­ків. Власне факт використання множини процесів або потоків говорить про те, що робота програми являє розподілений характер. Комбінації паралельного і розподіленого програмування, подані в табл.1, показують, що проблеми конфі­гурації , за звичай характерні розподіленому програмуванню, можуть виникну­ти в ситуаціях, обумовлених паралельним програмування, і, навпаки, проблеми конфігурації , за звичай пов’язані з паралельним програмуванням, можуть ви­ни­­кати в ситуаціях, обумовлених розподіленим програмуванням.

Таблиця 1.	Комбінації паралельного і розподіленого програмування з різними конфігураціями апаратного забезпечення
	Один комп’ютер	Багато комп’ютерів
Паралельне програму­­­­- вання	Мітить багато процесорів. Ви­ко­­ристовує логічне розділен­ня на декілька потоків або про­це­сів. Потоки або процеси можуть виконуватися на різних проце­со­рах. Для координації задач не­обхідно МПВ- технології	Використовує такі бібліотеки, як PVM. Потребує організації взаємодії за допомогою передачі повідомлень, що як правило характерно для розподіленого програмування.
Розподілене програму-вання	Наявність декількох процесорів не є обов’язковим. Логіка ПЗ мо­же бути розділена на декіль­ка процесів або потоків	Реалізується за допомогою со­кетів і таких компонентів, як CORBA ORB (Object Request Broker – брокер об’єктних за­питів). Ми можемо використо­вувати тип взаємодії, який як правило пов'язаний з парале­льним програмуванням

Незалежно від конфігурації апаратних засобів, які використовуються, існує два базових механізми, що забезпечують взаємодію декількох задач: за­гальна пам'ять (пам’ять, що поділяється) і засоби передачі повідомлень. Для ефективного використання механізму загальної пам’яті програмісту необхідно передбачити рішення проблеми гонки даних, взаємне блокування і нескінчене відтермінування. Схема передачі повідомлень повинна передбачати виникнення таких проблеми, як повідомлення, що перериваються, спотворені повідомлення, втрата інформації, помилкові повідомлення, надто довгі повідомлення, пору­ше­ння термінів повідомлення, дочасні повідомлення.

17. Основні архітектури ПЗ для паралельного та розподіленого програмуван­ня.

18. UML-діаграми для створення багатопоточних паралельних та розподілених програм.

19. Два види процесів.

20. Блок керування процесами.

21. Анатомія процесу.

22. Стани процесу.

23. Планування процесу, стратегії планування.

24. Встановлення та отримання пріоритету процесу.

25. Перемикання контексту.

26. Відношення між батьківським та дочірніми процесами.

27. Читання та встановлення змінних середовища.

28. Породження процесів.

29. Завершення процесу.

30. Ресурси процесу, типи ресурсів.

31. Асинхронні та синхронні процеси.

32. Розбиття програми на задачі.

33. Визначення потоку.

34. Контекстні вимоги до потоку.

35. Переваги використання потоків.

36. Недоліки використання потоків.

37. Анатомія потоку.

38. Атрибути потоку.

39. Планування потоків.

40. Стани потоків.