Параллельное и распределенное программирование на С++
О книге
Аннотация
В книге представлен архитектурный подход к распределенному и параллельному программированию с использованием языка С++. Здесь описаны простые методы программирования параллельных виртуальных машин и основы разработки кластерных приложений. Эта книга не только научит писать программные компоненты, предназначенные для совместной работы в сетевой среде, но и послужит надежным «путеводителем» по стандартам для программистов, которые занимаются многозадачными и многопоточными приложениями. Многолетний опыт работы привел авторов книги к использованию агентно-ориентированной архитектуры, а для минимизации затрат на обеспечение связей между объектами системы они предлагают применить методологию «классной доски».
Эта книга адресована программистам, проектировщикам и разработчикам программных продуктов, а также научным работникам, преподавателям и студентам, которых интересует введение в параллельное и распределенное программирование с использованием языка С++.
- Введение
- Этапы большого пути
- Подход
- Почему именно С++
- Библиотеки для параллельного и распределенного программирования
- Новый единый стандарт спецификаций UNIX
- Для кого написана эта книга
- Среды разработки
- Дополнительный материал
- Диаграммы UML
- Профили программы
- Параграфы
- Тестирование кода и его надежность
- Ждем ваших отзывов!
- Благодарности
- Преимущества параллельного программирования
- Что такое параллелизм
- Два основных подхода к достижению параллельности
- Преимущества параллельного программирования
- Простейшая модель параллельного программирования (PRAM)
- Простейшая классификация схем параллелизма
- Преимущества распределенного программирования
- Простейшие модели распределенного программирования
- Мультиагентные распределенные системы
- Минимальные требования
- Декомпозиция
- Связь
- Синхронизация
- Базовые уровни программного параллелизма
- Параллелизм на уровне инструкций
- Параллелизм на уровне подпрограмм
- Параллелизм на уровне объектов
- Параллелизм на уровне приложений
- Отсутствие языковой поддержки параллелизма в С++
- Варианты реализации параллелизма с помощью С++
- Стандарт MPI
- PVM: стандарт для кластерного программирования
- Стандарт CORBA
- Реализации библиотек на основе стандартов
- Среды для параллельного и распределенного программирования
- Резюме
- Проблемы параллельного и распределенного программирования
- Кардинальное изменение парадигмы
- Проблемы координации
- Проблема № 1 : «гонка» данных
- Проблема № 2: бесконечная отсрочка
- Проблема №3: взаимоблокировка
- Проблема №4: трудности организации связи
- Отказы оборудования и поведение ПО
- Негативные последствия излишнего параллелизма и распределения
- Выбор архитектуры
- Различные методы тестирования и отладки
- Связь между параллельным и распределенным проектами
- Резюме
- Разбиение С++ программ на множество задач
- Определение процесса
- Два вида процессов
- Блок управления процессами
- Анатомия процесса
- Состояния процессов
- Планирование процессов
- Стратегия планирования
- Использование утилиты ps
- Установка и получение приоритета процесса
- Переключение контекста
- Создание процесса
- Отношения между родительскими и сыновними процессами
- Утилита pstree
- Использование системной функции fork()
- Использование семейства системных функций exec
- Функции execl ()
- Функции execv ()
- Определение ограничений для функций exec ()
- Чтение и установка переменных среды
- Использование POSIX-функций для порождения процессов
- Идентификация родительских и сыновних процессов с помощью функций управления процессами
- Завершение процесса
- Функции exit (), kill () и abort ()
- Ресурсы процессов
- Типы ресурсов
- POSIX- функции для установки ограничений доступа к ресурсам
- Асинхронные и синхронные процессы
- Создание синхронных и асинхронных процессов с помощью функций fork (), exec (), system () и posix_spawn()
- Функция wait ()
- Разбиение программы на задачи
- Линии видимого контура
- Резюме
- Разбиение C++ программ на множество потоков
- Определение потока
- Контекстные требования потока
- Сравнение потоков и процессов
- Различия между потоками и процессами
- Потоки, управляющие другими потоками
- Преимущества использования потоков
- Переключение контекста при низкой (ограниченной) доступности процессора
- Возможности повышения производительности приложения
- Простая схема взаимодействия между параллельно выполняющимися потоками
- Упрощение структуры программы
- Недостатки использования потоков
- Потоки могут легко разрушить адресное пространство процесса
- Один поток может ликвидировать целую программу
- Потоки не могут многократно использоваться другими программами
- Анатомия потока
- Атрибуты потока
- Планирование потоков
- Состояния потоков
- Планирование потоков и область конкуренции
- Стратегия планирования и приоритет
- Изменение приоритета потоков
- Ресурсы потоков
- Модели создания и функционирования потоков
- Модель делегирования
- Модель с равноправными узлами
- Модель конвейера
- Модель «изготовитель-потребитель»
- Модели SPMD и МРМD для потоков
- Введение в библиотеку Pthread
- Анатомия простой многопоточной программы
- Компиляция и компоновка многопоточных программ
- Создание потоков
- Получение идентификатора потока
- Присоединение потоков
- Создание открепленных потоков
- Использование объекта атрибутов
- Создание открепленных потоков с помощью объекта атрибутов
- Управление потоками
- Завершение потоков
- Точки аннулирования потоков
- Очистка перед завершением
- Управление стеком потока
- Установка атрибутов планирования и свойств потоков
- Установка области конкуренции потока
- Использование функции sysconf ()
- Управление критическими разделами
- Безопасность использования потоков и библиотек
- Разбиение программы на несколько потоков
- Использование модели делегирования
- Использование модели сети с равноправными узлами
- Использование модели конвейера
- Использование модели «изготовитель-потребитель»
- Создание многопоточных объектов
- Резюме
- Синхронизация параллельно выполняемых задач
- Координация порядка выполнения потоков
- Взаимоотношения между синхронизируемыми задачами
- Отношения типа старт-старт (CC)
- Отношения типа финиш-старт (ФС)
- Отношения типа старт-финиш (СФ)
- Отношения типа финиш-финиш (ФФ)
- Синхронизация доступа к данным
- Модель РРАМ
- Параллельный и исключающий доступ к памяти
- Что такое семафоры
- Операции по управлению семафором
- Мьютексные семафоры
- Использование мьютексного атрибутного объекта
- Использование мьютексных семафоров для управления критическими разделами
- Блокировки для чтения и записи
- Использование блокировок чтения-записи для реализации стратегии доступа
- Условные переменные
- Использование условных переменных для управления отношениями синхронизации
- Объектно-ориентированный подход к синхронизации
- Резюме
- Объединение возможностей параллельного программирования и C++ средств на основе PVM
- Классические модели параллелизма, поддерживаемые системой PVM
- Библиотека PVM для языка С++
- Компиляция и компоновка C++/PVM-npoгpaмм
- Выполнение PVM-программы в виде двоичного файла
- Запуск PVM-программ c помощью PVM-консоли
- Запуск PVM-программ c помощью XPVM
- Требования к PVM-программам
- Объединение динамической С++-библиотеки c библиотекой PVM
- Методы использования PVM-задач
- Реализация модели SPMD (SIMD) c помощью PVM-и С++-средств
- Реализация модели MPMD (MIMD) с помощью PVM-и С++-средств
- Базовые механизмы PVM
- Функции управления процессами
- Упаковка и отправка сообщений
- Доступ к стандартному входному потоку (stdin) и стандартному выходному потоку (stdout) со стороны PVM-задач
- Получение доступа к стандартному выходному потоку (cout) из сыновней задачи
- Резюме
- Обработка ошибок, исключительных ситуаций и надежность программного обеспечения
- Надежность программного обеспечения
- Отказы в программных и аппаратных компонентах
- Определение дефектов в зависимости от спецификаций ПО
- Обработка ошибок или обработка исключительных ситуаций?
- Надежность ПО: простой план
- План А: модель возобновления, план Б: модель завершения
- Использование объектов отображения для обработки ошибок
- Механизмы обработки исключительных ситуаций в С++
- Классы исключений
- Классы runtime__error
- Классы logic_error
- Выведение новых классов исключений
- Защита классов исключений от исключительныхситуаций
- Диаграммы событий, логические выражения и логические схемы
- Резюме
- Распределенное объектно-ориентированное программирование
- Декомпозиция задачи и инкапсуляция ее решения
- Взаимодействие между распределенными объектами
- Синхронизация взаимодействия локальных и удаленных объектов
- Обработка ошибок и исключений в распределенной среде
- Доступ к объектам из других адресных пространств
- . IOR- доступ к удаленным объектам
- Брокеры объектных запросов (ORB)
- Язык описания интерфейсов (IDL):более «пристальный» взгляд на CORBA-объекты
- Анатомия базовой CORBA-программы потребителя
- Анатомия базовой CORBA-программы изготовителя
- Базовый npoeкт CORBA-приложения
- IDL- компилятор
- Получение IOR-ссылки для удаленных объектов
- Служба имен
- Использование службы имен и создание именных контекстов
- Служба имен «потребитель-клиент»
- Подробнее об объектных адаптерах
- Хранилища реализаций и интерфейсов
- Простые pacnpeделенные Web-службы, использующие CORBA-спецификацию
- Маклерская служба
- Парадигма «клиент-сервер»
- Резюме
- Реализация моделей SPMD и MPMD с помощью шаблонов и MPI-программирования
- Декомпозиция работ для MPI-интерфейса
- Дифференциация задач по рангу
- Группирование задач по коммуникаторам
- Анатомия MPI-задачи
- Использование шаблонных функций для представления MPI-задач
- Реализация шаблонов и модельБРМО (типы данных)
- Использование полиморфизмадля реализации MPMD-модели
- Введение MPMD-модели c помощью функций -объектов
- Как упростить взаимодействие между MPI-задачами
- Перегрузка операторов « < < » и « > > » для организации взаимодействия между MPI-задачами
- Резюме
- Визуализация проектов параллельных и распределенных систем
- Визуализация структур
- Классы и объекты
- Отображение информации об атрибутах и операциях класса
- Организация атрибутов и операций
- Шаблонные классы
- Отношения между классами и объектами
- Интерфейсные классы
- Организация интерактивных объектов
- Отображение параллельного поведения
- Сотрудничество объектов
- Процессы и потоки
- Отображение нескольких потоков выполнения и взаимодействия между ними
- Последовательность передачи сообщений между объектами
- Деятельность объектов
- Конечные автоматы
- Параллельные подсостояния
- Распределенные объекты
- Визуализация всей системы
- Визуализация развертывания систем
- Архитектура системы
- Резюме
- Проектирование компонентов для поддержки параллелизма
- Как воспользоваться преимуществами интерфейсных классов
- Подробнее об объектно-ориентированном взаимном исключении и интерфейсных классах
- «Полуширокие» интерфейсы
- Поддержка потокового представления
- Перегрузка операторов "«" и "»" для PVM-потоков данных
- Пользовательские классы, создаваемые для обработки PVM-потоков данных
- Объектно-ориентированные каналы и FIFO-очереди как базовые элементы низкого уровня
- Связь каналов c iostream-объектами с помощью дескрипторов файлов
- Доступ к анонимным каналам c использованием итератора ostream_iterator
- FIFO- очереди (именованные каналы),
- Интерфейсные FIFO-классы
- Каркасные классы
- Резюме
- Реализация агентно-ориентированных архитектур
- Что такое агенты
- Агенты: исходное определение
- Типы агентов
- В чем состоит разница между объектами и агентами
- Понятие об агентно-ориентированном программировании
- Роль агентов в распределенном программировании
- Агенты и параллельное программирование
- Базовые компоненты агентов
- Когнитивные структуры данных
- Методы рассуждений
- Реализация агентов в С++
- Типы данных предположений и структуры убеждений
- Класс агента
- Цикл активизации агента
- Простая автономность
- 12.6. Резюме
- Реализация технологии «классной доски» с использованием PVM-средств, потоков и компонентов
- Модель «классной доски»
- Методы структурирования «классной доски»
- Анатомия источника знаний
- Стратегии управления для «классной доски»
- Реализация модели «классной доски» с помощью CORBA-объектов
- Пример использования CORBA-объекта «классной доски»
- Реализация интерфейсного класса black_board
- Порождение источников знаний в конструкторе «классной доски»
- Порождение источников знаний с помощью PVM-задач
- Связь «классной доски» и источников знаний
- Активизация источников знаний с помощью POSIX-функции spawn()
- Реализация модели «классной доски» с помощью глобальных объектов
- Активизация источников знаний с помощью потоков
- Резюме
- Приложение A
- Диаграммы классов и объектов
- Диаграммы взаимодейс т вия
- Диаграммы сотрудничества
- Диаграммы последовательностей
- A.2.3. Диаграммы видов деятельности
- A.3. Диаграммы состояний
- A.4. Диаграммы пакетов
- Приложение Б [26]
- posix_spawn, posix_spawnp
- posix_spawn_file_actions_addclose, posix_spawn_file_actions_addopen
- posix_spawn_file_actions_adddup2
- posix_spawn_file_actions_destroy, posix_spawn_file_actions_init
- posix_spawnattr_destroy, posix_spawnattr_init
- posix_spawnattr_getflags, posix_spawnattr_setflags
- posix_spawnattr_getpgroup, posix_spawnattr_setpgroup
- posix_spawnattr_getschedparam, posix_spawnattr_setschedparam
- posix_spawnattr_getschedpolicy, posix_spawnattr_setschedpolicy
- posix_spawnattr_getsigdefault, posix_spawnattr_setsigdefault
- posix_spawnattr_getsigmask, posix_spawnattr_setsigmask
- pthread_attr_destroy, pthread_attr_init
- pthread_attr_getdetachstate, pthread_attr__setdetachstate
- pthread_attr_getguardsize, pthread_attr_setguardsize
- pthread_attr_getinheritsched, pthread_attr_setinheritsched
- pthread_attr_getschedparam, pthread_attr_setschedparam
- pthread_attr_getschedpolicy, pthread_attr_setschedpolicy
- pthread_cancel
- pthread_cleanup_pop, pthread_cleanup_push
- pthread_cond_broadcast(),pthread_cond_signal()
- pthread_cond_destroy, pthread_cond_init
- pthread_cond_timedwait, pthread_cond_wait
- pthread_condattr_destroy, pthread_condattr_init
- pthread_condattr_getpshared, pthread_condattr_setpshared
- pthread_create
- pthread_detach
- pthread_exit
- pthread_getconcurrency, pthread_setconcurrency
- pthread_getschedparam, pthread_setschedparam
- pthread_join
- pthread_mutex_destroy, pthread_mutex_init
- pthread_mutex_getprioceiling, pthread_mutex_setprioceiling
- pthread_mutex_lock, pthread_mutex_trylock, pthread_mutex_unlock
- pthread_mutex_timedlock
- pthread_mutexattr_destroy
- pthread_mutexattr_getprioceiling, pthread_mutexattr_setprioceiling
- pthread_mutexattr_setprotocol, pthread_mutexattr_getprotocol
- pthread_mutexattr_getpshared, pthread_mutexattr_setpshared
- pthread_mutexattr_gettype, pthread_mutexattr_settype
- pthread_once
- pthread_rwlock_destroy, pthread_rwlock_init
- pthread_rwlock_rdlock, pthread_rwlock_tryrdlock
- pthread_rwlock_timedrdlock
- pthread_rwlock_timedwrlock
- pthread_rwlock_trywrlock, pthread_rwlock_wrlock
- pthread_rwlock_unlock
- pthread_rwlockattr_destroy, pthread_rwlockattr_init
- pthread_rwlockattr_getpshared, pthread_rwlockattr_setpshared
- pthread_self
- pthread_setcancelstate, pthread_setcanceltype, pthread_testcancel
- pthread_setschedprio
- Примечания
Скачать или читать онлайн книгу Параллельное и распределенное программирование на С++
На этой странице свободной электронной библиотеки fb2.top любой посетитель может читать онлайн бесплатно полную версию книги «Параллельное и распределенное программирование на С++» или скачать fb2 файл книги на свой смартфон или компьютер и читать её с помощью любой современной книжной читалки. Книга написана авторами Камерон Хьюз, Трейси Хьюз, относится к жанру Программирование, программы, базы данных, добавлена в библиотеку 21.05.2009 и доступна полностью, абсолютно бесплатно и без регистрации.
С произведением «Параллельное и распределенное программирование на С++» , занимающим объем 714 печатных страниц, вы наверняка проведете не один увлекательный вечер. В нашей онлайн читалке предусмотрен ночной режим чтения, который отлично подойдет для тёмного времени суток и чтения перед сном. Помимо этого, конечно же, можно читать «Параллельное и распределенное программирование на С++» полностью в классическом режиме или же скачать всю книгу целиком на свой смартфон в удобном формате fb2. Желаем увлекательного чтения!
С этой книгой читают:
- Изучаем Java EE 7 - Энтони Гонсалвес
- Terraform: инфраструктура на уровне кода - Евгений Брикман
- Теоретический минимум по Computer Science - Владстон Феррейра Фило
- Сценарии командной оболочки. Linux, OS X и Unix. 2-е издание - Брендон Перри, Дейв Тейлор
- Автостопом по Python - Таня Шлюссер, Кеннет Рейтц
- Простой Python - Билл Любанович
- Записки парасистемного программиста - Евгений Лишак
- Геймдизайн - Тайнан Сильвестр
- Чистый Agile. Основы гибкости - Роберт Мартин
- Чистая архитектура - Роберт Мартин
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги