V souvislosti s uvedením Snow Leoparda se často mluví o technologii Grand Central Dispatch. Jedná se o relativně komplikovanou záležitost a asi z toho důvodu komentátoři většinou pouze opakují obecný pois ze stránek Apple, nebo co zaslechnli na WWDC. O co tedy vlastně jde? Předně je třeba říct, že se nejedná o nic nového natož pak revolučního. Existuje už několik velmi podobných implementací, pokud např. znáte Intel TBB, Qt Concurrent, Clik++ pak nemusíte v podstatě dále číst.

Microsoft chystá do VS 2010 hezky vypadající implementaci Concurrency Runtime. Doporučují prohlédnout si příklad, oproti normálnímu C++ jsou tam navíc jen lambda výrazy, na kterých to celé stiojí. Jedná se o provedení nějaké operace nad prvky nějaké kolekce a to s takovou mírou paralelity, jakou uzná za vhodné operační systém (resp. nějaký runtime nad ním). A to vše bez použití (sprostého?) slova thread.

Tady je jiný hezký příklad, který při prohledávání stavového prostoru na místech, kde by se algoritmus mohl vydat různými směry tak se rozmnoží a výpočet pokračuje všemi možnými směry současně (něco pro milovníky NDTM ). A to aniž by se ve zdrojáku kdekoliv vyskytlo (sprosté?) slovo thread.

Z těch příkladů je patrné, že se jedná o vytvoření programovacího paradigmatu, který:

• umožní paralelizovat výpočet aniž by bylo patrné, že na pozadí jsou nějaké thready
• izoluje progrmátora od problému typu kolik jáder má procesor, na kterém běžím, kolik z nich je vytíženo
• slibuje nižší overhead než thready
• láká k paralelizaci aplikace na všech úrovních (Dostal server request? Vytvoř nový paralelizoatelný blok, který ho zpracuje. Je v rámci zpracování requestu nutno provést několik paralelizovatelných úloh? Vytvoř pro každou z nich samostatný blok. Je součásti některé z úloh nějaký paralelizovatelný algoritmus ale ty se bojíš, že počet současně zpracovávaných requestu * počet paralelizovaných úloh na jeden request dávno překročil počet jáder, které máš k dispozici? Zapomeň na to a paralelizuj.)

Konečně zpět k GCD. Je mechanismus, který pro každý proces využívající GCD spravuje thread pool a jednu nebo více front (s prioritami) obsahujících “bloky práce”, které je třeba vykonat. GCD na základě dostupných zdrojů a znalosti front z jiných procesů vybírá bloky z front, přiřazuje je threadům z thread poolu a tím je provádí. Když programátor narazí na místo, které bybylo vhodné paralelizovat tak vytvoří několik “bloků práce” a hodí je do fronty případně může nechat vytvářet bloky v reakci na nějakou událost (např. časovač nebo socket). Čas na příklad.

Mějme cyklus

for (i = 0; i < count; i++) {

  //dělej něco s i

}

ve kterém nezáleží na pořadí provádění jednotlivých iterací. Pak ji můžeme paralelizovat takhle:

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

dispatch_apply(count, queue, ^(size_t i) {

   //dělej něco s i

});

dispatch_apply vytvoří count lambda výrazů a každému z nich předa příslušnou hodnotu parametru i (tím se z nich stanou bloky) a hodí je do fronty. Blok je closure, ani nevím, jak se to řekne česky. Skončí až se celá fronta vyprázdní. Blok nemusí být definován přímo v seznamu parametrů, tzn. jako anonymní, deklaruje a definuje se velice podobně jako ukazatel na funkci. Místo hvězdičky se píše stříška. Je to edy syntaktické rozšíření C, C++ a Objective-C. Více k tomu zde. C++0x lambdy vypadají jinak a nejsou closure.

To je celý základ, zbytek je omáčka okolo- lze definovat callback, který se zavolá po dokončení bloku, lze použít semafory k omezení přístupu k limitovaným zdrojům jako např. připojení k databázi, fronty lze pozastavit, určit priority…

Čekali jste něco, co samo pozná, co se kde dá paralelizovat, vyřeší race conditions a deadlocky? Doufám, že ne páč se nic takového nekoná. Čekali jste zajímavou implementaci abstrakce nad thready s plánováním ne na úrovni procesu ale na úrovni celého systému? Pak jste se trefili.

Největším problémem GCD podle mně je, že je ukrutně platformově závislý. V multiplatformních aplikacich se to z toho důvodu asi moc používat nebude.

Komentáře v diskuzi

Přidat komentář

Jméno (povinné)

E-mail, nebude zveřejněn (povinné)

Web

Ochrana proti spamu: (povinné)*
Opište prosím text z obrázku.