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【C言語】Linuxにおける資源アクセスプロトコルPIPの実装

悩んでいる人

C言語でLinuxにおける資源アクセスプロトコルPIPの実装を教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++Solidity/Vyper,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

こういった私から学べます.

【C言語】Linuxにおける資源アクセスプロトコルPIPの実装

C言語でLinuxにおける資源アクセスプロトコルPIPの実装を紹介します.

本記事は以下の記事を理解していることを前提としています.

C言語 Linux RMとEDF
【C言語】LinuxにおけるリアルタイムスケジューリングRMとEDFの実装

こういった悩みにお答えします. こういった私から学べます. 目次1 C言語でLinuxにおけるリアルタイムスケジューリングRMとEDFの実装2 sched_attr構造体とsched_setattr/ ...

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第28回リアルタイムシステム
【第28回】元東大教員から学ぶリアルタイムシステム「資源アクセスプロトコル」

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第30回リアルタイムシステム
【第30回】元東大教員から学ぶリアルタイムシステム「Priority Inheritance Protocol」

こういった私から学べます. 前回を読んでいない方はこちらからどうぞ. リアルタイムシステムの記事一覧はこちらからどうぞ. 目次1 Priority Inheritance Protocol(PIP)2 ...

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第33回リアルタイムシステム
【第33回】元東大教員から学ぶリアルタイムシステム「資源アクセスプロトコルのスケジュール可能性解析とまとめ」

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本記事で利用するタスクセット(タスク数は3)における各々のタスクの動作は以下になります.

タスク1とタスク3のクリティカルセクションは共通しています.

  • タスク1:2秒スリープ,1秒実行,クリティカルセクションに進入,1秒実行,クリティカルセクションから退出,1秒実行
  • タスク2:4秒スリープ,1秒実行
  • タスク3:1秒実行,クリティカルセクションに進入,3秒実行,クリティカルセクションから退出,1秒実行

異なる優先度の3スレッドを実行

異なる優先度の3スレッドを実行するコードは以下になります.

example of priority inversion

実行結果は以下になります.

上図の通り,タスクが3->1->3->2->3->1->3の順番で実行することを確認しましょう!

【第28回】元東大教員から学ぶリアルタイムシステム「資源アクセスプロトコル」で述べた通り,優先度逆転が発生していることがわかります.

異なる優先度の3スレッドをPIPで実行

異なる優先度の3スレッドをPIPで実行するコードは以下になります.

優先度逆転が発生するコードとの違いは,main関数でpthread_mutexattr_setprotocol関数を呼び出して優先度継承を設定していることです.

つまり,PIPは透過的なプロトコルなので,タスクのコード(func関数)を変更せずに実装することができます.

Example of PIP

実行結果は以下になります.

上図の通り,タスクが3->1->3->1->2->3の順番で実行することを確認しましょう!

【第30回】元東大教員から学ぶリアルタイムシステム「Priority Inheritance Protocol」で述べた通り,優先度逆転をPIPで解決できていることがわかります.

まとめ

C言語でLinuxにおける資源アクセスプロトコルPIPの実装を紹介しました.

具体的には,優先度逆転が発生するコードとPIPで解決するコードを解説しました.

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