(第２回)サンプルプログラムの動作

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えーと，前回はKOZOSの動作の流れについて説明しただけで サンプルのアプリの動作説明をしてませんでした． ということで今回は，サンプルアプリの説明．

まず，前回紹介した main1.c をもう一度．

• main1.c

% koz
main start
thread 1 started
thread 2 started
mainfunc loop 0
mainfunc loop 1
mainfunc end
func1 start 1 ./koz
func1 loop 0
func2 start 1 ./koz
func2 loop 0
func1 loop 1
func2 loop 1
func1 end
func2 end
% 

まず，C言語の常識に違わず main() が実行されるのだけど， kz_start() によっていきなり KOZOS が起動され， スレッド "main" が生成される． スレッド "main" は，mainfunc() をメイン関数として実行開始する．

int main(int argc, char *argv[])
{
  kz_start(mainfunc, "main", 1, argc, argv);
  return 0;
}

int mainfunc(int argc, char *argv[])
{
  int i;
  int id1, id2;

  fprintf(stderr, "main start\n");

  id1 = kz_run(func1, "func1", 2, argc, argv);
  fprintf(stderr, "thread 1 started\n");

  id2 = kz_run(func2, "func2", 2, argc, argv);
  fprintf(stderr, "thread 2 started\n");

  for (i = 0; i < 2; i++) {
    fprintf(stderr, "mainfunc loop %d\n", i);
    kz_wait();
  }

  fprintf(stderr, "mainfunc end\n");

  return 0;
}

kz_start() でスレッド "main" を起動したときの優先度(kz_start()の第３引数) は「１」となっている． これに対して，kz_run()によってスレッド "func1" を起動したときの優先度 (kz_run)の第３引数)は「２」だ．つまり kz_run() 実行後のディスパッチ処理によって カレントスレッドになるのは，優先度の高い(＝優先度の数値の小さい) スレッド "main" ということになる．なので，mainfunc() 内の処理がそのまま 継続される．

mainfunc()で次に行われるのは，kz_run() によるスレッド "func2" の生成だ． これに関しても，優先度「２」で生成されるので， スレッド "main" はスレッド "func2" を生成したままさらに処理を進めることになる．

ここで，func1()，func2() の先頭と実行結果を見てほしい．

int func1(int argc, char *argv[])
{
  int i;

  fprintf(stderr, "func1 start %d %s\n", argc, argv[0]);
  ...

int func2(int argc, char *argv[])
{
  int i;

  fprintf(stderr, "func2 start %d %s\n", argc, argv[0]);
  ...

% koz
main start
thread 1 started
thread 2 started
mainfunc loop 0
...

スレッド "main" はさらに for ループに入り，メッセージを出力する．

  for (i = 0; i < 2; i++) {
    fprintf(stderr, "mainfunc loop %d\n", i);
    kz_wait();
  }

  fprintf(stderr, "mainfunc end\n");

% koz
main start
thread 1 started
thread 2 started
mainfunc loop 0
mainfunc loop 1
mainfunc end
func1 start 1 ./koz
func1 loop 0
func2 start 1 ./koz
func2 loop 0
func1 loop 1
func2 loop 1
func1 end
func2 end
% 

func1()とfunc2()ではどちらもループしながらメッセージ出力しているが， 実際にはメッセージは交互に出力されている．これはどちらもループ内で kz_wait() により処理を相手に渡しあっているからだ．

int func1(int argc, char *argv[])
{
  int i;

  fprintf(stderr, "func1 start %d %s\n", argc, argv[0]);

  for (i = 0; i < 2; i++) {
    fprintf(stderr, "func1 loop %d\n", i);
    kz_wait();
  }

  fprintf(stderr, "func1 end\n");

  return 0;
}

int func2(int argc, char *argv[])
{
  int i;

  fprintf(stderr, "func2 start %d %s\n", argc, argv[0]);

  for (i = 0; i < 2; i++) {
    fprintf(stderr, "func2 loop %d\n", i);
    kz_wait();
  }

  fprintf(stderr, "func2 end\n");

  return 0;
}

優先度を理解するために，ちょっと優先度を変更して実行してみましょう． main1.c の kz_start() 実行時の優先度を１→３に変更してみます．

--- main1.c     Fri Oct 19 00:49:30 2007
+++ main2.c     Fri Oct 19 00:49:36 2007
@@ -60,6 +60,6 @@
 
 int main(int argc, char *argv[])
 {
-  kz_start(mainfunc, "main", 1, argc, argv);
+  kz_start(mainfunc, "main", 3, argc, argv);
   return 0;
 }

• main2.c

% koz
main start
func1 start 1 ./koz
func1 loop 0
func1 loop 1
func1 end
thread 1 started
func2 start 1 ./koz
func2 loop 0
func2 loop 1
func2 end
thread 2 started
mainfunc loop 0
mainfunc loop 1
mainfunc end
% 

注目すべきは，スレッド "func1" がまっさきに動作してループ処理して終了して しまっている点です．スレッド "main" の優先度は３ですが，スレッド "func1" の 優先度は２です．なので kz_run() によりスレッド "func1" が生成されると， その後のディスパッチによってスレッド "func1" が動き出してしまいます． この間，スレッド "main" の動作は待たされます． func1() のループの内部では kz_wait() によるディスパッチが行われますが， スレッド "main" が待たされているためにスレッド "func2" がまだ起動していません． よってスレッド "func1" がそのまま動き続け，終了します． スレッド "func1" が終了すると，ようやくスレッド "main" が動き出します． ここで，ようやく「thread 1 started」という，スレッド "func1" を開始した旨の メッセージが出力されます．さらに kz_run() により今度はスレッド "func2" が 起動されるのですが，スレッド "func1" と同様に優先度がスレッド "main" よりも 高いので，そのままループに入り，終了するまで突き進みます． スレッド "func2" も終了した後に，ようやくスレッド "main" がループ処理を進めて 終了することになります．

今度は，main1.c に対してスレッド "func2" の優先度を変えてみましょう．

--- main1.c     Fri Oct 19 00:49:30 2007
+++ main3.c     Fri Oct 19 00:49:43 2007
@@ -45,7 +45,7 @@
   id1 = kz_run(func1, "func1", 2, argc, argv);
   fprintf(stderr, "thread 1 started\n");
 
-  id2 = kz_run(func2, "func2", 2, argc, argv);
+  id2 = kz_run(func2, "func2", 3, argc, argv);
   fprintf(stderr, "thread 2 started\n");
 
   for (i = 0; i < 2; i++) {

• main3.c

% koz
main start
thread 1 started
thread 2 started
mainfunc loop 0
mainfunc loop 1
mainfunc end
func1 start 1 ./koz
func1 loop 0
func1 loop 1
func1 end
func2 start 1 ./koz
func2 loop 0
func2 loop 1
func2 end
% 

ここまではスレッドの優先順位による単純な処理でしたが， main2.c に対して，スレッドのスリープと再起動(wakeup)を入れてみましょう．

--- main2.c     Fri Oct 19 00:49:36 2007
+++ main4.c     Fri Oct 19 00:49:56 2007
@@ -8,6 +8,8 @@
   int i;
 
   fprintf(stderr, "func1 start %d %s\n", argc, argv[0]);
+  kz_sleep();
+  fprintf(stderr, "func1 wakeup\n");
 
   for (i = 0; i < 2; i++) {
     fprintf(stderr, "func1 loop %d\n", i);
@@ -52,6 +54,9 @@
     fprintf(stderr, "mainfunc loop %d\n", i);
     kz_wait();
   }
+
+  fprintf(stderr, "thread 1 wakeup\n");
+  kz_wakeup(id1);
 
   fprintf(stderr, "mainfunc end\n");
 

• main4.c

% koz
main start
func1 start 1 ./koz
thread 1 started
func2 start 1 ./koz
func2 loop 0
func2 loop 1
func2 end
thread 2 started
mainfunc loop 0
mainfunc loop 1
thread 1 wakeup
func1 wakeup
func1 loop 0
func1 loop 1
func1 end
mainfunc end
% 

しかし今回の結果では，同様に "func1" が走ろうとしますが， 起動直後にループの手前で "func2" に切り替わっています． これは func1() の先頭で kz_sleep() によりスレッドがスリープしているためです． スレッド "func1" はスリープしてしまうために今度は "func2" が動作を始め， 止まる部分が無いためにそのまま終了まで突き進んでいます．

"func2" が終了した後にはどうなるでしょうか？ "func1" は相変わらずスリープ中 であるために動作できません．よって優先度は低いのですが，"main" が動作を 始めます．"main" は mainfunc() 内部でのループ処理を行った後， kz_wakeup() によってスレッド "func1" を起こします． これによりスレッド "func1" が動作を再開し，優先度の高い "func1" のほうが， 今度は終了まで突き進みます． "func1" の終了後は再び "main" が動作を始め，終了しています．

優先度をいろいろ変えたり，sleep と wakeup の位置を変えたりしていろいろ 試してみてください．数値をひとつ変えるだけで，こんなにも動作が変わるもの なのかということが実感できると思います．

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