Treść #

Twoim zadaniem jest przygotowanie zestawu wątków oczekujących na funkcje do wykonania. W przeciwieństwie do tworzenia wątków na żądanie pula wątków alokuje wątki robocze (tzw. worker threads) na początku uruchomienia programu i czekają one na sygnał wykonania pracy. Następnie z innych wątków można przekazać funkcję do wykonania przez jeden wątek z puli.

Na tym laboratorium pula wątków powinna implementować 3 funkcje:

initialize – w ramach puli wątków tworzone jest N wątków.
dispatch – do wątku oczekującego na prace należy przekazać wskaźnik na funkcję o sygnaturze void (*work_function)(void*) oraz argumenty wywołania. Jeżeli nie ma wolnego wątku do wykonania pracy funkcja dispatch powinna blokować do czasu znalezienia wolnego wątku.
cleanup – funkcja powinna czekać na skończenie wszystkich worker threads i wykonać funkcje join. Niedopuszczalne jest przerwanie pracy wątku, który przyjął dyspozycję do wykonania funkcji.

Pracę wątku roboczego można opisać w następujących krokach:

Czekaj na zmiennej warunkowej na pracę zleconą z innego wątku (jedna zmienna warunkowa dzielona między wszystkie wątki robocze).
Po przejęciu funkcji roboczej i argumentów wykonania poinformuj, że to się stało. W przeciwnym wypadku uzyskamy wyścig, który spowoduje niestabilną pracę puli wątków.
Wywołaj funkcję z otrzymanymi argumentami.
Powtarzaj do czasu jak nie została wywołana funkcja cleanup na puli wątków.

W celu użycia puli wątków została zaimplementowana funkcja obliczania pola koła metodą monte carlo. Procedura składa się z dwóch dwóch części: losowania punktów oraz uśredniania uzyskanych wyników. Implementacja przy użyciu naszej puli wątków realizuje powyższe części jako dwie różne funkcje robocze: circle_monte_carlo oraz accumulate_monte_carlo. Funkcja accumulate_monte_carlo musi rozpocząć uśrednianie wyników dopiero po zakończeniu wszystkich circle_monte_carlo. Twoim zadaniem w ramach tego laboratorium będzie zsynchronizowanie tych dwóch funkcji (bariera nadaje się idealnie do tego celu) oraz przekazanie do nich prawidłowych danych.

Dla ułatwienia testowania programu w ramach kodu startowego masz do dyspozycji interfejs CLI:

enter command
1. circle <n> <r> <s>
2. hello <n>
3. exit

Umożliwia on wybranie polecenia odpowiednim numerem i przekazanie argumentów po spacji. Pierwszym poleceniem jest uruchomienie procedury obliczającej pole koła o promieniu r wykorzystując n wątków losujących w sumie s próbek. Drugie polecenie uruchamia n funkcji testowych wypisujących Hello world from worker n!. Przy wybraniu trzeciej opcji program się zamyka czekając na zakończenie wszystkich zleconych poleceń.

Podpowiedź: Dla ułatwienia zadania ważne miejsca w kodzie, gdzie w danym etapie należy coś dopisać zostały oznaczone komentarzem TODO STAGE-X.

Etapy:

Zaimplementuj funkcję initialize. Utworzonę watki wypisują swój TID i czekają na zmiennej warunkowej.
Zaimplementuj funkcje dispatch. Opcja hello powinna działać na tym etapie.
Zaimplementuj przekazanie danych do obliczenia pola koła oraz synchronizację z wątkami losującymi. Opcja circle powinna działać na tym etapie.
Zaimplementuj funkcje cleanup.
Program powinien czekać na zakończenie obliczeń i prawidłowo kończyć wszystkie wątki przy wybraniu opcji exit.

Kod początkowy #

sop1l4e3.zip