В общем, примитивы синхронизации потоков требуют использования системных вызовов программами пользовательского пространства. Системный вызов по своей сути неизбежен для перевода потока в спящий режим и ожидания другого потока или вывода потока из спящего режима. Например, получение неконтролируемой блокировки не требует системного вызова, по крайней мере, естественно. Futex — решение этой проблемы. Futex — это просто мгновенный целочисленный адрес. Адрес используется для идентификации очереди потоков, ожидающих обработки. Значение целого числа в этом месте используется для выполнения быстрого пути с атомарными операциями, если они доступны, а также для обработки ситуаций гонки крайних случаев в случае конфликта. Системный вызов futex () позволяет программе ждать изменения значения по определенному адресу, а также разбудить всех, кто ждет по этому адресу. Чаще всего он используется для реализации спорного случая блокировки разделяемой памяти, как упоминалось в futex (7). Когда действие futex (7) в пользовательском пространстве не может завершиться без ошибок, для решения проблемы требуется вызов ядра. Арбитраж может использоваться либо для перевода вызывающего процесса в спящий режим, либо для пробуждения ожидающего процесса. Ожидается, что семантика, определенная в фьютексе, будет выполняться вызывающими эту функцию (7).
Поскольку эта семантика требует создания непереносимых инструкций по сборке, большинство пользователей, скорее всего, будут авторами библиотек, а не разработчиками обычных приложений. Futex — это единый системный вызов, выполняющий множество операций. Это может показаться странным, даже озадачивающим, если не откровенным. Тем не менее, это стандартная процедура для единственного в своем роде системного вызова: системный вызов «ioctl» содержит значительно больше операций, чем фьютекс. В другом случае программисты вряд ли обнаружат это, потому что Glibc скрывает это, хотя система вызовов единственного сокета реализует все функции, связанные с сокетами. В результате, если потоки обращаются к нему в одном процессе, он может быть указан как глобальная переменная или сохранен в сегменте разделяемой памяти, если потоки из различных процессов используют его. Состояние, обновленное в пользовательском пространстве с помощью атомарных операций, сохраняется в общей переменной. Нет необходимости в системном вызове, когда состояние говорит об отсутствии конфликта. Если условие указывает на конкуренцию, с другой стороны, выполняется системный вызов futex, чтобы перевести вызывающую задачу в спящий режим.
Пример объяснения системного вызова futex () на языке C
Чтобы понять системный вызов futex () на языке C, мы установили операционную систему Ubuntu 20.04 Linux. Создайте файл с названием «fc.c». Название файла можно изменить, но расширение останется прежним. Итак, сначала откройте оболочку установленной операционной системы Ubuntu 20.04 Linux, найдя ее в «Приложениях» или нажав клавишу «Ctrl + Alt + T». После открытия запустите прикрепленную инструкцию в терминале установленной операционной системы Ubuntu 20.04 Linux.
$ nano fc.c
Вы можете подтвердить успешное выполнение файла, только если у вас на экране появится редактор GNU nano. Теперь вам нужно написать код, показанный на прикрепленном скриншоте. Это один из самых простых примеров системного вызова futex ().
<STDIO. H> — это файл, содержащий объявления для различных функций и макросов, которые необходимы для получения входных данных от входов и отображения выходных данных в окне вывода программы C. Нет необходимости добавлять «stdio. h », потому что мы можем предоставить ввод в программу c с помощью любой другой программы, такой как DOS, и сохранить результаты. В header предоставляет и объявляет множество символических констант и типов, а также множество функций. syscall () — это крошечная библиотечная функция, которая вызывает системный вызов с запрошенным количеством аргументов и заданным интерфейсом на языке ассемблера. Как только вы поймете приведенный выше код, вы готовы к проверке вывода. Мы установили компилятор GCC для компиляции кода. Компилятор GNU C или GCC, это самый известный и широко используемый компилятор среди программистов, использующих C в качестве языка программирования. GCC — это доступный компилятор, который бесплатно поставляется со всеми дистрибутивами Linux. Теперь выполните добавленную команду в терминале системы Ubuntu 20.04 Linux.
$ gcc fc.c
$ ./a.out
Результат можно увидеть на прикрепленном выше изображении.
Заключение
Эта статья представляет собой краткое введение в системный вызов futex () на языке программирования C. У нас есть простой и краткий пример системного вызова futex (). Реализация тех же примеров и добавление небольших изменений могут помочь вам понять системный вызов futex () на языке программирования C.
