os_labs/lab13

Лабораторная работа №13

Для тестирования трёх вариантов реализации очереди были реализованы следующие тесты:

1. empty_queue_test() для теста проблемы producer-consumer. Если программа некорректно работает при наличии потоков-потребителей, она выдаст ошибку при попытке взять элемент из пустой очереди.

2. thread_safe_test() для проверки корректности работы многопоточности. Идея заключается в заполнении очереди ненулевыми значениями из нескольких потоков. Если программа работает некорректно на нескольких потоках, то программа выдаст ошибку. Ошибка определяется в наличии нулей между ненулевыми значениями, которые могут оказаться там ввиду гонок данных, например, в queue_push().

Тесты лежат в отдельном файле testing.ic, этот файл инклудится в каждой из программ.

Результаты предсказуемы:

• наивная реализация не проходит мультипоточный тест (producer-consumer, очевидно, тоже);
• реализация на мьютексах корректно работает с несколькими потоками, но проблема producer-consumer остаётся;
• реализация с использованием условных переменных проходит все тесты.

В наивной реализации проблемы начинаются в queue_push(). В этом участке кода происходит data race, а так как next_in ничем не защищён, следовательно, двойной инкремент неизбежен при достаточно большом размере очереди.

queue->array[queue->next_in] = item;
queue->next_in = queue_incr(queue, queue->next_in);

Для решения проблемы producer-consumer была добавлена conditional variable для проверки на пустоту очереди, тем самым поток-потребитель дождётся, пока в очереди не появится хотя бы один элемент.