| 1 |
root |
1.1 |
!init OPT_STYLE="paper" |
| 2 |
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| 3 |
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!define DOC_NAME "Coroutinen und Continuations mit dem Coro-Modul" |
| 4 |
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!define DOC_AUTHOR "Marc Lehmann <pcg@goof.com>" |
| 5 |
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!build_title |
| 6 |
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| 7 |
root |
1.2 |
H1: Was sind Coroutinen und Continuations? |
| 8 |
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| 9 |
root |
1.3 |
Prozedurale Programme laufen normalerweise sequenziell ab und springen |
| 10 |
root |
1.2 |
manchml in Unterprogramme/Funktionen. Es ist nicht möglich, aus einem |
| 11 |
|
|
Unterprogramm heraus kurzzeitig in den Aufrufer zurückzuspringen und später |
| 12 |
root |
1.3 |
an derselben Stelle weiterzuarbeiten. |
| 13 |
root |
1.2 |
|
| 14 |
root |
1.3 |
Dies liegt daran, dass Perl, wie viele andere Sprachen, Funktionsaufrufe |
| 15 |
root |
1.2 |
mit einem Stack implementieren, den man in der gleichen Reihenfolge |
| 16 |
|
|
abbauen muss, wie man ihn aufbaut. |
| 17 |
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|
|
| 18 |
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|
Continuations abstrahieren diesen Stack, d.h. es gibt nicht nur eine |
| 19 |
root |
1.3 |
Aufruffolge, sondern viele. Zwischen diesen kann an beliebigen Stellen |
| 20 |
root |
1.2 |
gewechselt werden. Exception-handling, nichtlokale Sprünge, Multitasking |
| 21 |
|
|
und Threads können mit Continuations implementiert werden. |
| 22 |
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| 23 |
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|
Coroutinen sind eine Anwendung von Continuations, bei denen meherere |
| 24 |
|
|
unabhängige Ablaufinstanzen nacheinander kurzzeitig ausgeführt werden, so |
| 25 |
root |
1.3 |
dass der Eindruck gleichzeitigen Ablaufs entstehen kann (kooperatives |
| 26 |
|
|
Multitasking). Der Unterschied zu Continuations ist im Wesentlichen der, |
| 27 |
|
|
dass der Wechsel normalerweise nicht explizit erfolgt und keine Parameter |
| 28 |
root |
1.2 |
zwischen den Instanzen ausgetauscht werden, da die Reihenfolge nicht |
| 29 |
|
|
festgelegt ist. |
| 30 |
|
|
|
| 31 |
root |
1.1 |
H1: Die Entstehung des Coro-Moduls |
| 32 |
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|
|
| 33 |
root |
1.2 |
Continuations für Perl5 stehen seit ca. 1996 auf meinem "TODO"-Zettel, |
| 34 |
root |
1.3 |
aber da ich immer dachte, man könne das nicht schnell genug (Kopieren des |
| 35 |
|
|
gesamten Stacks oder schlimmer?) implementieren bzw. die Implementation |
| 36 |
|
|
wäre viel zu komplex um jemals stabil zu laufen. |
| 37 |
root |
1.1 |
|
| 38 |
|
|
H1: Das Problem |
| 39 |
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|
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| 40 |
|
|
Um Coroutinen zu implementieren, reicht es, zwei Primitiven zu schreiben |
| 41 |
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|
(die Namen stammen aus Modula-2, die Perl-Syntax sieht etwas anders aus): |
| 42 |
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| 43 |
|
|
NEWPROCESS(process,coderef) |
| 44 |
|
|
TRANSFER(oldprocess,newprocess) |
| 45 |
|
|
|
| 46 |
root |
1.3 |
C<NEWPROCESS> erzeugt einen neuen "Prozess", wobei ein "Prozess" im |
| 47 |
|
|
Wesentlichen einen Aufrufstack (zum Schachteln von Funktionsaufrufen) |
| 48 |
root |
1.1 |
und einen Startpunkt (C<coderef>) besitzt. Diese Daten werden in einer |
| 49 |
|
|
Struktur (C<process>) abgelegt. |
| 50 |
|
|
|
| 51 |
root |
1.3 |
Um einen solchen Prozess zu starten muss man die Kontrolle an ihn abgeben, |
| 52 |
root |
1.1 |
indem man C<TRANSFER> mit einer leeren C<process>-Struktur als erstes |
| 53 |
root |
1.3 |
Argument und einer gültigen (z.B. von C<NEWPROCESS>) C<process>-Struktur |
| 54 |
root |
1.1 |
als zweites Argument aufruft. |
| 55 |
|
|
|
| 56 |
|
|
C<TRANSFER> sichert nun die Daten des {{aktuellen}} Prozesses in |
| 57 |
|
|
C<oldprocess> und "springt" in den neuen. |
| 58 |
|
|
|
| 59 |
root |
1.3 |
Damit lassen sich Continuations und kooperatives und präemptives |
| 60 |
root |
1.2 |
Multitasking implementieren, wenn man es zu nutzen weiß. |
| 61 |
root |
1.1 |
|
| 62 |
|
|
H1: Teil 1: Implementation |
| 63 |
|
|
|
| 64 |
|
|
H2: Erste Erfolge und erste Probleme |
| 65 |
|
|
|
| 66 |
root |
1.3 |
Im Juli 2001 war es dann so weit: In einem Anflug von Leichtsinn dachte |
| 67 |
root |
1.2 |
ich mir, "ein paar Pointer-Austauscher könnten doch zum Ziel führen". |
| 68 |
root |
1.1 |
|
| 69 |
root |
1.3 |
(Es folgen einige haarsträubende Implementationsdetails, wer will, kann |
| 70 |
root |
1.2 |
die überspringen und direkt zum interessanten Teil übergehen ;) |
| 71 |
root |
1.1 |
|
| 72 |
root |
1.2 |
Und tatsächlich, wenige Stunden (und Zeilen) später hatte ich ein Modul, |
| 73 |
root |
1.3 |
das die beiden obigen Primitiven implementiert. Es funktionierte sogar: |
| 74 |
root |
1.1 |
|
| 75 |
root |
1.4 |
!block C |
| 76 |
root |
1.1 |
save_state(pTHX_ Coro__State c, int flags) |
| 77 |
|
|
{ |
| 78 |
|
|
c->curstackinfo = PL_curstackinfo; |
| 79 |
|
|
c->curstack = PL_curstack; |
| 80 |
|
|
c->mainstack = PL_mainstack; |
| 81 |
|
|
c->stack_sp = PL_stack_sp; |
| 82 |
|
|
c->op = PL_op; |
| 83 |
|
|
... |
| 84 |
|
|
c->curcop = PL_curcop; |
| 85 |
|
|
c->top_env = PL_top_env; |
| 86 |
|
|
} |
| 87 |
|
|
|
| 88 |
|
|
load_state(pTHX_ Coro__State c) |
| 89 |
|
|
{ |
| 90 |
|
|
PL_curstackinfo = c->curstackinfo; |
| 91 |
|
|
PL_curstack = c->curstack; |
| 92 |
|
|
PL_mainstack = c->mainstack; |
| 93 |
|
|
PL_stack_sp = c->stack_sp; |
| 94 |
|
|
PL_op = c->op; |
| 95 |
|
|
... |
| 96 |
|
|
PL_curcop = c->curcop; |
| 97 |
|
|
PL_top_env = c->top_env; |
| 98 |
|
|
} |
| 99 |
|
|
!endblock |
| 100 |
|
|
|
| 101 |
|
|
Bis einmal zwei Coroutinen dieselbe Funktion aufriefen. Viele |
| 102 |
root |
1.2 |
Stunden später kam dann das "Aha! So macht Perl das also. Na so ein |
| 103 |
root |
1.1 |
Mist...". Leider reicht es nicht, einfach die vielen Stacks auszutauschen, |
| 104 |
|
|
die Perl benutzt. Denn Perl modifiziert bei jedem Aufruf einer Funktion |
| 105 |
root |
1.3 |
diese (genauer: den CV) selbst: |
| 106 |
root |
1.1 |
|
| 107 |
root |
1.4 |
!block C |
| 108 |
root |
1.1 |
/* aus pp_entersub */ |
| 109 |
|
|
CvDEPTH(cv)++; |
| 110 |
|
|
if (CvDEPTH(cv) < 2) |
| 111 |
|
|
(void)SvREFCNT_inc(cv); |
| 112 |
|
|
else { /* save temporaries on recursion? */ |
| 113 |
|
|
PERL_STACK_OVERFLOW_CHECK(); |
| 114 |
|
|
if (CvDEPTH(cv) > AvFILLp(padlist)) { |
| 115 |
|
|
/* hier wird eine neue padlist erzeugt - 40 Zeilen Magie */ |
| 116 |
|
|
... |
| 117 |
|
|
} |
| 118 |
|
|
} |
| 119 |
|
|
... |
| 120 |
|
|
PL_curpad = AvARRAY((AV*)svp[CvDEPTH(cv)]); |
| 121 |
|
|
!endblock |
| 122 |
|
|
|
| 123 |
root |
1.2 |
Da wurde mir auch klar, weshalb Threads so langsam sind, denn die müssen |
| 124 |
root |
1.1 |
unglaubliche Anstrengungen unternehmen, damit sich einzelne Threads nicht |
| 125 |
root |
1.4 |
in die Quere kommen. C<pp_entersub> ist alles andere als trivial, ein |
| 126 |
root |
1.3 |
Wunder, dass Perl so schnell ist. |
| 127 |
root |
1.1 |
|
| 128 |
root |
1.3 |
Im Wesentlichen geht es darum, für jede Rekursionsstufe eine C<padlist> |
| 129 |
|
|
(in der werden lokale Variablen u.ä. gespeichert) zu erzeugen, die erste |
| 130 |
|
|
schon beim Kompilieren. |
| 131 |
root |
1.1 |
|
| 132 |
|
|
Solange eine Coroutine nicht in eine Funktion springt, die schon rekursiv |
| 133 |
root |
1.3 |
aufgerufen wurde, ist das kein Problem, da C<CvDEPTH> dann 1 ist und die |
| 134 |
root |
1.2 |
erste padlist leer. Andernfalls wird die Rekursionsstufe erhöht, auch |
| 135 |
root |
1.1 |
kein Problem. Wenn die erste Coroutine dann aber wieder aus der Funktion |
| 136 |
root |
1.3 |
zurückkehren will, gibt es ein Problem, denn das käme der Aufgabe |
| 137 |
|
|
gleich, die n-te Rekursionsstufe zu beenden während die n+1-te noch immer |
| 138 |
root |
1.1 |
aktiv ist. |
| 139 |
|
|
|
| 140 |
root |
1.2 |
Die Lösung ist eklig, aber noch nicht unzumutbar langsam: Da ein |
| 141 |
|
|
Perl-Modul nicht die Freiheit hat, C<pp_entersub> zu verändern (die |
| 142 |
root |
1.3 |
Perl-Thread-Implementation kann sich das leisten), muss man den Aufrufstack |
| 143 |
|
|
hinaufgewandern und manuell eine Art "Rücksprung" organisieren. |
| 144 |
root |
1.1 |
|
| 145 |
root |
1.4 |
!block C |
| 146 |
root |
1.1 |
save_state(pTHX_ Coro__State c, int flags) |
| 147 |
|
|
... |
| 148 |
|
|
/* this loop was inspired by pp_caller */ |
| 149 |
|
|
for (;;) |
| 150 |
|
|
{ |
| 151 |
|
|
while (cxix >= 0) |
| 152 |
|
|
{ |
| 153 |
|
|
PERL_CONTEXT *cx = &ccstk[cxix--]; |
| 154 |
|
|
|
| 155 |
|
|
if (CxTYPE(cx) == CXt_SUB) |
| 156 |
|
|
{ |
| 157 |
|
|
CV *cv = cx->blk_sub.cv; |
| 158 |
|
|
if (CvDEPTH(cv)) |
| 159 |
|
|
{ |
| 160 |
|
|
EXTEND (SP, CvDEPTH(cv)*2); |
| 161 |
|
|
|
| 162 |
|
|
while (--CvDEPTH(cv)) |
| 163 |
|
|
{ |
| 164 |
|
|
/* this tells the restore code to increment CvDEPTH */ |
| 165 |
|
|
PUSHs (Nullsv); |
| 166 |
|
|
PUSHs ((SV *)cv); |
| 167 |
|
|
} |
| 168 |
|
|
|
| 169 |
|
|
PUSHs ((SV *)CvPADLIST(cv)); |
| 170 |
|
|
PUSHs ((SV *)cv); |
| 171 |
|
|
|
| 172 |
|
|
get_padlist (cv); /* this is a monster */ |
| 173 |
|
|
} |
| 174 |
|
|
} |
| 175 |
|
|
... |
| 176 |
|
|
if (top_si->si_type == PERLSI_MAIN) |
| 177 |
|
|
break; |
| 178 |
|
|
|
| 179 |
|
|
top_si = top_si->si_prev; |
| 180 |
|
|
ccstk = top_si->si_cxstack; |
| 181 |
|
|
cxix = top_si->si_cxix; |
| 182 |
|
|
} |
| 183 |
|
|
... |
| 184 |
|
|
|
| 185 |
|
|
load_state(pTHX_ Coro__State c) |
| 186 |
|
|
... |
| 187 |
|
|
/* now do the ugly restore mess */ |
| 188 |
|
|
while ((cv = (CV *)POPs)) |
| 189 |
|
|
{ |
| 190 |
|
|
AV *padlist = (AV *)POPs; |
| 191 |
|
|
|
| 192 |
|
|
if (padlist) |
| 193 |
|
|
{ |
| 194 |
|
|
put_padlist (cv); /* mark this padlist as available */ |
| 195 |
|
|
CvPADLIST(cv) = padlist; |
| 196 |
|
|
} |
| 197 |
|
|
|
| 198 |
|
|
++CvDEPTH(cv); |
| 199 |
|
|
} |
| 200 |
|
|
!endblock |
| 201 |
|
|
|
| 202 |
|
|
Der lustigste Teil verbirgt sich hinter: |
| 203 |
|
|
|
| 204 |
|
|
get_padlist (cv); /* this is a monster */ |
| 205 |
|
|
|
| 206 |
root |
1.3 |
Denn, während man die neu erzeugten padlists einfach sichern kann, muss |
| 207 |
|
|
die erste neu erzeugt werden, ein höchst umständlicher Vorgang, der |
| 208 |
root |
1.1 |
deshalb auch (mit einem Hash) gecached wird. |
| 209 |
|
|
|
| 210 |
root |
1.3 |
Damit war bewiesen, dass Coroutinen tatsächlich so viele Probleme machen, |
| 211 |
root |
1.2 |
wie ich befürchtet hatte. |
| 212 |
root |
1.1 |
|
| 213 |
root |
1.2 |
H2: Das vorläufige Ende |
| 214 |
root |
1.1 |
|
| 215 |
|
|
Aber es kam noch schlimmer. Beispiel: Perl ruft eine XS-Funktion auf, und |
| 216 |
root |
1.3 |
diese wieder einen Perl-Callback. Der führt einen Coroutinenwechsel |
| 217 |
root |
1.1 |
durch und die neue Coroutinen macht ein C<return> - wohin? In die |
| 218 |
root |
1.3 |
XS-Funktion, die natürlich Ergebnisse auf dem Stack erwartet, die ebenso |
| 219 |
|
|
natürlich nicht da sind. dies ist auch der Grund dafür, dass der "fake |
| 220 |
root |
1.2 |
threads"-Ansatz von Perl (vorerst) zum Scheitern verurteilt ist. |
| 221 |
root |
1.1 |
|
| 222 |
|
|
An diesem Punkt habe ich erstmal aufgegeben. Die Aussicht, auch eine |
| 223 |
root |
1.2 |
portable Coroutinenimplementation für C zu finden, waren Null, sie werden |
| 224 |
|
|
ja noch nicht einem in irgendwelchen Standards erwähnt (dachte ich). |
| 225 |
root |
1.1 |
|
| 226 |
root |
1.2 |
Naja, selbst schreiben war angesagt - tatsächlich kann man, lediglich |
| 227 |
root |
1.1 |
mit UNIX95-Funktionen, portabel Coroutinen erzeugen. Leider ist mir |
| 228 |
root |
1.3 |
kein System bekannt, dass sich wirklich ganz an den Standard hielte |
| 229 |
|
|
(von Grausamkeiten wie IRIX mal ganz abgesehen, siehe sigaltstack, |
| 230 |
|
|
das vollkommen dokumentiert das vollkommen sinnlose macht), aber die |
| 231 |
|
|
Unterschiede sind gering. Sogar unter der eingeschränkten Win32-API kann |
| 232 |
|
|
man durch direktes herumpoken in C<jmp_buf> relativ schmerzlos eine |
| 233 |
root |
1.1 |
Implementation bekommen. |
| 234 |
|
|
|
| 235 |
|
|
Im Coro-Modul gibt es im Verzeichnis C<Coro/libcoro> seitdem eine |
| 236 |
|
|
relativ portable, sehr kleine (366 Zeilen inkl. Dokumentation ;) |
| 237 |
root |
1.2 |
Coroutinenimplementation für C. |
| 238 |
root |
1.1 |
|
| 239 |
root |
1.2 |
Das Coro-Modul erzeugt entweder für jede Coroutine in Perl eine Coroutine |
| 240 |
root |
1.1 |
in C, oder optional nur "on demand", d.h. wenn sich der C-Stackpointer |
| 241 |
root |
1.2 |
verändert hat, eine gefährliche, aber in der Praxis gut funktionierende |
| 242 |
root |
1.1 |
Heuristik. |
| 243 |
|
|
|
| 244 |
|
|
H1: Teil 2: Implementation von Coroutinen und Continuations in Perl |
| 245 |
|
|
|
| 246 |
|
|
H2: Die Perl-API |
| 247 |
|
|
|
| 248 |
|
|
C<NEWPROCESS> und C<TRANSFER> werden vom C<Coro::State>-Modul implementiert. |
| 249 |
|
|
C<NEWPROCESS> sieht in Perl so aus: |
| 250 |
|
|
|
| 251 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 252 |
root |
1.2 |
# eine "leere" Coroutine, bereit, gefüllt zu werden |
| 253 |
root |
1.1 |
$main = new Coro::State; |
| 254 |
|
|
|
| 255 |
|
|
# eine neue Coroutine, zu der man wechseln kann |
| 256 |
|
|
$new = new Coro::State sub { |
| 257 |
|
|
# ... coroutine |
| 258 |
|
|
}, @args; |
| 259 |
|
|
!endblock |
| 260 |
|
|
|
| 261 |
|
|
Und C<TRANSFER> sieht so aus: |
| 262 |
|
|
|
| 263 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 264 |
root |
1.1 |
# etwas asymetrisch: |
| 265 |
|
|
$main->transfer($new); |
| 266 |
|
|
# oder symmetrischer |
| 267 |
|
|
Coro::State::transfer($main,$new); |
| 268 |
|
|
!endblock |
| 269 |
|
|
|
| 270 |
|
|
H2: Continuations |
| 271 |
|
|
|
| 272 |
root |
1.3 |
Nicht, dass ich das Modul viel benutzen würde, aber ich wollte zeigen, |
| 273 |
|
|
dass es geht: Das C<Coro::Cont>-Modul exportiert zwei Funktionen, C<csub>, |
| 274 |
root |
1.1 |
mit dem sich neue Continuations erzeugen lassen und C<yield>, das so |
| 275 |
root |
1.3 |
ähnlich wie C<return> wirkt. Außerdem werden Attribute unterstützt, so, |
| 276 |
|
|
dass man Continuations so schreiben kann: |
| 277 |
root |
1.1 |
|
| 278 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 279 |
root |
1.1 |
use Coro::Cont; |
| 280 |
|
|
|
| 281 |
|
|
sub generator : Cont { |
| 282 |
|
|
my $state = time; |
| 283 |
|
|
while() { |
| 284 |
|
|
$state = $state * 31231 % 65531; |
| 285 |
|
|
yield $state % $_[0]; |
| 286 |
|
|
} |
| 287 |
|
|
} |
| 288 |
|
|
!endblock |
| 289 |
|
|
|
| 290 |
root |
1.3 |
Der erste Aufruf initialisiert den Zustand (Zuweisung an C<$state>), bei |
| 291 |
|
|
jedem weiteren wird eine (schlechte) Zufallszahl im Bereich C<0..$_[0]> |
| 292 |
root |
1.2 |
zurückgeliefert, wobei @_ sich jedesmal ändert. Das Attributsystem von |
| 293 |
root |
1.3 |
Perl5 ist ziemlich schwer zu benutzen (mehrere Module können es sich nicht |
| 294 |
|
|
einfach teilen, Attribute sind automatisch global etc..), weshalb ich |
| 295 |
|
|
darauf nicht näher eingehe ;) |
| 296 |
root |
1.1 |
|
| 297 |
root |
1.3 |
Die Implementation ist einigermaßen trickreich, da die Standardimplementation |
| 298 |
root |
1.2 |
von C<transfer> das Array C<@_> mitspeichert, es also nicht so einfach übergeben |
| 299 |
root |
1.1 |
werden kann. Deshalb kann man C<transfer> ein drittes Argument, eine Bitmaske |
| 300 |
root |
1.2 |
mit Flags, übergeben, die angibt, ob C<@_> oder C<$_> u.ä. Teil des |
| 301 |
root |
1.1 |
"Prozesszustandes" werden oder nicht. |
| 302 |
|
|
|
| 303 |
root |
1.2 |
C<csub> erzeugt zwei C<Coro::State>-Objekte, eines für den Aufrufer und eines |
| 304 |
|
|
für die Continuation: |
| 305 |
root |
1.1 |
|
| 306 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 307 |
root |
1.1 |
sub csub(&) { |
| 308 |
|
|
my $code = $_[0]; |
| 309 |
|
|
my $prev = new Coro::State; |
| 310 |
|
|
|
| 311 |
|
|
my $coro = new Coro::State sub { |
| 312 |
|
|
# we do this superfluous switch just to |
| 313 |
|
|
# avoid the parameter passing problem |
| 314 |
|
|
# on the first call |
| 315 |
|
|
&yield; |
| 316 |
|
|
&$code while 1; |
| 317 |
|
|
}; |
| 318 |
|
|
!endblock |
| 319 |
|
|
|
| 320 |
root |
1.3 |
D.h. die Code-Referenz wird in einer Schleife aufgerufen. Da die Parameter |
| 321 |
root |
1.2 |
beim ersten Aufruf der Coroutine etwas anders übergeben werden als |
| 322 |
root |
1.3 |
später bei C<yield>, wird als erstes ein C<yield> ausgeführt, damit alle |
| 323 |
root |
1.1 |
Aufrufe identisch sind. |
| 324 |
|
|
|
| 325 |
root |
1.2 |
Als nächstes wird die neu erzeugte Coroutine {{einmal}} aufgerufen (damit |
| 326 |
root |
1.1 |
sie "yield"-en kann): |
| 327 |
|
|
|
| 328 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 329 |
root |
1.1 |
push @$$return, [$coro, $prev]; |
| 330 |
|
|
&Coro::State::transfer($prev, $coro, 0); |
| 331 |
|
|
!endblock |
| 332 |
|
|
|
| 333 |
root |
1.3 |
In der gobalen Variablen C<$return> befindet sich eine Referenz |
| 334 |
|
|
auf ein Array, in dem die "Rücksprung"-Coroutinen gespeichert sind, |
| 335 |
root |
1.1 |
d.h. C<Coro::Cont> macht fast den gleichen "Fehler" wie C<pp_entersub>, |
| 336 |
|
|
aber C<$$return> ist nicht wirklich global (wie ich gleich zeige ;) |
| 337 |
|
|
|
| 338 |
root |
1.3 |
Als letztes wird eine Code-Referenz zurückgegeben, die das Aufrufen der |
| 339 |
root |
1.2 |
Coroutine für uns erledigt: |
| 340 |
root |
1.1 |
|
| 341 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 342 |
root |
1.1 |
return sub { |
| 343 |
|
|
push @$$return, [$coro, $prev]; |
| 344 |
|
|
&Coro::State::transfer($prev, $coro, 0); |
| 345 |
|
|
wantarray ? @_ : $_[0]; |
| 346 |
|
|
}; |
| 347 |
|
|
!endblock |
| 348 |
|
|
|
| 349 |
root |
1.2 |
Auch hier wird die "Rücksprungaddresse" für C<yield> in C<@$$return> |
| 350 |
|
|
gespeichert und dann die Coroutine aufgerufen, die beim nächsten C<yield> |
| 351 |
|
|
zurückkehrt. Die Argumente, die die Coroutine an C<yield> übergeben hat, |
| 352 |
root |
1.1 |
stehen immer noch in C<@_>. |
| 353 |
|
|
|
| 354 |
|
|
Die Funktion C<yield> ist in XS implementiert, die |
| 355 |
|
|
Prototyp-Implementation in Perl sah jedoch so aus: |
| 356 |
|
|
|
| 357 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 358 |
root |
1.1 |
sub yield(@) { |
| 359 |
|
|
&Coro::State::transfer(@{pop @$$return}, 0); |
| 360 |
|
|
wantarray ? @_ : $_[0]; |
| 361 |
|
|
} |
| 362 |
|
|
!endblock |
| 363 |
|
|
|
| 364 |
root |
1.3 |
Auch nichts Überraschendes, es wird zum Aufrufer zurückgegeben. Beim |
| 365 |
root |
1.2 |
nächsten Aufruf wird das neue C<@_> zurückgegeben, d.h. der Aufruf |
| 366 |
|
|
müsste lauten: C<@_ = yield ...>, und das ist der Grund, weshalb es |
| 367 |
root |
1.1 |
in XS implementiert wurde, denn in XS kann man das C<@_> des Aufrufers |
| 368 |
root |
1.2 |
verändern. Wäre nicht dieser Umstand. so würde auch C<yield> in reinem |
| 369 |
root |
1.1 |
Perl implementiert sein. |
| 370 |
|
|
|
| 371 |
root |
1.2 |
Das verbleibende Problem ist die globale Variable C<$return>. Tatsächlich |
| 372 |
root |
1.1 |
ist sie ein C<Coro::Specific>-Objekt und ist "Coroutinen"spezifisch, d.h. |
| 373 |
|
|
kann in jeder Coroutine (hier meine ich ein C<Coro>-Objekt und nicht das |
| 374 |
|
|
C<Coro::State>-Objekt) einen anderen Wert besitzen. |
| 375 |
|
|
|
| 376 |
|
|
H2: C<Coro::Specific> |
| 377 |
|
|
|
| 378 |
|
|
Mit C<Coro::State> kann man eigene Prozess-Abstraktionen basteln. Damit |
| 379 |
root |
1.3 |
C<Coro::Specific> funktioniert, muss man lediglich einen |
| 380 |
root |
1.1 |
coroutinen-/prozessspezifischen Hash in C<$Coro::current> speichern, und |
| 381 |
|
|
genau das macht das C<Coro>-Modul. |
| 382 |
|
|
|
| 383 |
root |
1.2 |
C<Coro::Specific->new> gibt eine Referenz auf einen ge'tie'ten Scalar zurück, der |
| 384 |
root |
1.1 |
wiederum bei C<FETCH> und C<STORE> einen Skalar im Array |
| 385 |
root |
1.2 |
C<@{$Coro::current->{specific}}> verändert. Solange das C<Coro>-Modul nicht |
| 386 |
root |
1.3 |
geladen ist, ist das immer derselbe, danach ist er coroutinenspezifisch. |
| 387 |
root |
1.1 |
|
| 388 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 389 |
root |
1.1 |
my $idx; |
| 390 |
|
|
|
| 391 |
|
|
sub new { |
| 392 |
|
|
my $var; |
| 393 |
|
|
tie $var, Coro::Specific::; |
| 394 |
|
|
\$var; |
| 395 |
|
|
} |
| 396 |
|
|
|
| 397 |
|
|
sub TIESCALAR { |
| 398 |
|
|
my $idx = $idx++; |
| 399 |
|
|
bless \$idx, $_[0]; |
| 400 |
|
|
} |
| 401 |
|
|
|
| 402 |
|
|
sub FETCH { |
| 403 |
|
|
$Coro::current->{specific}[${$_[0]}]; |
| 404 |
|
|
} |
| 405 |
|
|
|
| 406 |
|
|
sub STORE { |
| 407 |
|
|
$Coro::current->{specific}[${$_[0]}] = $_[1]; |
| 408 |
|
|
} |
| 409 |
|
|
!endblock |
| 410 |
|
|
|
| 411 |
|
|
Auf diese Weise kann man in anderen Modulen ohne schlechtes Gewissen |
| 412 |
|
|
C<Coro::Specific> verwenden, da weder C<Coro::State> noch C<Coro> geladen |
| 413 |
root |
1.2 |
sein müssen. |
| 414 |
root |
1.1 |
|
| 415 |
|
|
H2: Prozesse selbst gemacht |
| 416 |
|
|
|
| 417 |
root |
1.2 |
Der nächste Schritt, nach Continuations, Variablen und (primitiven) |
| 418 |
root |
1.1 |
Coroutinen sind richtige Prozesse. Diese werden im C<Coro>-Modul |
| 419 |
root |
1.3 |
implementiert, das Prozesserzeugung, Kommunikation, Prioritäten etc. |
| 420 |
root |
1.1 |
anbietet. |
| 421 |
|
|
|
| 422 |
|
|
Das sieht dann so aus: |
| 423 |
|
|
|
| 424 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 425 |
root |
1.1 |
use Coro: |
| 426 |
|
|
|
| 427 |
|
|
async { |
| 428 |
|
|
# ein neuer "Prozess" |
| 429 |
|
|
}; |
| 430 |
|
|
|
| 431 |
|
|
my $coro = async { |
| 432 |
|
|
terminate; |
| 433 |
|
|
}; |
| 434 |
|
|
|
| 435 |
|
|
$coro->prio(PRIO_MAX); |
| 436 |
root |
1.5 |
$coro->join; |
| 437 |
root |
1.1 |
|
| 438 |
root |
1.2 |
cede; # gib die CPU frei für andere Prozesse |
| 439 |
root |
1.1 |
|
| 440 |
|
|
# usw.. hat ja "jeder" schon mal gesehen ;-] |
| 441 |
|
|
!endblock |
| 442 |
|
|
|
| 443 |
|
|
Die Implementation ist in einigen Teilen in XS, der Geschwindigkeit |
| 444 |
|
|
wegen. Wenn das Modul geladen wird, erzeugt es zuerst einen |
| 445 |
root |
1.2 |
"Hauptprozess", der für das Hauptprogramm steht (das Hauptprogramm |
| 446 |
root |
1.3 |
korrekt auf eine Coroutine abzubilden, ist sowieso ein sehr schwieriges |
| 447 |
root |
1.1 |
Unterfangen - welche Coroutine DESTROY't die anderen Coroutinen am |
| 448 |
root |
1.2 |
Programmende, wenn das Hauptprogramm nicht mehr existiert?) und sorgt für |
| 449 |
|
|
die Übernahme des bisherigen C<@{$Coro::current->{specific}}>. |
| 450 |
root |
1.1 |
|
| 451 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 452 |
root |
1.1 |
our $main = new Coro; |
| 453 |
|
|
|
| 454 |
|
|
# maybe some other module used Coro::Specific before... |
| 455 |
|
|
if ($current) { |
| 456 |
|
|
$main->{specific} = $current->{specific}; |
| 457 |
|
|
} |
| 458 |
|
|
|
| 459 |
|
|
our $current = $main; |
| 460 |
|
|
!endblock |
| 461 |
|
|
|
| 462 |
root |
1.3 |
Dann folgt die Erzeugung eines Idle-Prozesses, der Rechenzeit verbrät, |
| 463 |
|
|
wenn kein Prozess mehr läuft: |
| 464 |
root |
1.1 |
|
| 465 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 466 |
root |
1.1 |
our $idle = new Coro sub { |
| 467 |
|
|
print STDERR "FATAL: deadlock detected\n"; |
| 468 |
|
|
exit(51); |
| 469 |
|
|
}; |
| 470 |
|
|
!endblock |
| 471 |
|
|
|
| 472 |
root |
1.3 |
Jaja, reingefallen. Wenn kein Prozess mehr läuft, haben wir einen |
| 473 |
|
|
Deadlock, zumindest, solange man Signale außer acht lässt. Das ändert |
| 474 |
root |
1.1 |
sich, wenn man Events benutzt (z.B. mit C<Coro::Event>), weshalb der |
| 475 |
|
|
Idle-Prozess auswechselbar ist. |
| 476 |
|
|
|
| 477 |
|
|
Neue Prozesse werden mit C<async> oder C<Coro->new> erzeugt: |
| 478 |
|
|
|
| 479 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 480 |
root |
1.1 |
sub _newcoro { |
| 481 |
|
|
terminate &{+shift}; |
| 482 |
|
|
} |
| 483 |
|
|
|
| 484 |
|
|
sub new { |
| 485 |
|
|
my $class = shift; |
| 486 |
|
|
bless { |
| 487 |
|
|
_coro_state => (new Coro::State $_[0] && \&_newcoro, @_), |
| 488 |
|
|
}, $class; |
| 489 |
|
|
} |
| 490 |
|
|
|
| 491 |
|
|
sub async(&@) { |
| 492 |
|
|
my $pid = new Coro @_; |
| 493 |
|
|
$manager->ready; # this ensures that the stack is cloned from the manager |
| 494 |
|
|
$pid->ready; |
| 495 |
|
|
$pid; |
| 496 |
|
|
} |
| 497 |
|
|
!endblock |
| 498 |
|
|
|
| 499 |
root |
1.3 |
Ein Prozess ist also wenig mehr als ein nackter Hash, in dessen |
| 500 |
root |
1.2 |
C<_coro_state>-Slot ein C<Coro::State>-Objekt gespeichert ist. Ähnlich |
| 501 |
root |
1.1 |
wie PDL sieht C<transfer> in diesem Slot nach einem C<Coro::State>-Objekt. |
| 502 |
|
|
|
| 503 |
root |
1.3 |
Dass C<async> den C<$manager> in Bereitschaft versetzt und nicht nur den |
| 504 |
|
|
neuen Prozess, ist nicht auf Anhieb verständlich: Der Grund dafür ist, |
| 505 |
|
|
dass so die meisten Prozesse mit einem definierten Stackpointer erzeugt |
| 506 |
|
|
werden, so dass derselbe C-Stack für alle Prozesse verwendet werden kann, |
| 507 |
|
|
zumindest anfänglich. |
| 508 |
root |
1.1 |
|
| 509 |
|
|
Am Ende eines Prozesslebens steht ein C<terminate>, oder ein C<cancel>: |
| 510 |
|
|
|
| 511 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 512 |
root |
1.1 |
sub cancel { |
| 513 |
|
|
push @destroy, $_[0]; |
| 514 |
|
|
$manager->ready; |
| 515 |
|
|
&schedule if $current == $_[0]; |
| 516 |
|
|
} |
| 517 |
|
|
!endblock |
| 518 |
|
|
|
| 519 |
root |
1.2 |
C<schedule> springt direkt in den Scheduler, der den nächsten |
| 520 |
|
|
lauffähigen Prozess aus der Warteschlange nimmt und zum aktuellen |
| 521 |
root |
1.1 |
macht. Er ist (jaja, "the need for speed") in XS implementiert, sieht aber |
| 522 |
root |
1.3 |
etwa (keine Prioritäten) so aus: |
| 523 |
root |
1.1 |
|
| 524 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 525 |
root |
1.1 |
sub schedule { |
| 526 |
|
|
my $previous = $current; |
| 527 |
|
|
$current = shift @runqueue; |
| 528 |
|
|
Coro::State::transfer($current, $previous); |
| 529 |
|
|
} |
| 530 |
|
|
!endblock |
| 531 |
|
|
|
| 532 |
root |
1.3 |
Der aktuelle Prozess wird nicht automatisch wieder aufgerufen, dazu muss |
| 533 |
root |
1.1 |
man ihn wieder mit der C<ready>-Methode in die Warteschlange setzen. Um |
| 534 |
root |
1.3 |
nur kurz andere Prozesse laufen zu lassen, konnte man früher C<yield> |
| 535 |
root |
1.2 |
benutzen, aber das ging schon für Continuations drauf, und Damian Conway |
| 536 |
root |
1.3 |
fand das wichtiger. Also musste ich einen neuen Namen finden: |
| 537 |
root |
1.1 |
|
| 538 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 539 |
root |
1.1 |
sub cede { |
| 540 |
|
|
$current->ready; |
| 541 |
|
|
schedule; |
| 542 |
|
|
} |
| 543 |
|
|
!endblock |
| 544 |
|
|
|
| 545 |
root |
1.2 |
Einen Prozess direkt zu zerstören, ist keine gute Idee. Zum einen könnte |
| 546 |
root |
1.3 |
er mehrfach in der C<ready>-Queue stehen, zum anderen sollte er sich |
| 547 |
|
|
selbst C<DESTROY>en können, aber da er sich dabei selbst den C-Stack |
| 548 |
root |
1.1 |
wegzieht, muss dies von einem anderen Prozess aus stattfinden. Der |
| 549 |
root |
1.3 |
Manager-Prozess stellt genau dies sicher (und verständigt auch gleich |
| 550 |
root |
1.1 |
eventuell wartende Prozesse): |
| 551 |
|
|
|
| 552 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 553 |
root |
1.1 |
my @destroy; |
| 554 |
|
|
my $manager; |
| 555 |
|
|
$manager = new Coro sub { |
| 556 |
|
|
while() { |
| 557 |
|
|
# by overwriting the state object with the manager we destroy it |
| 558 |
|
|
# while still being able to schedule this coroutine (in case it has |
| 559 |
|
|
# been readied multiple times. this is harmless since the manager |
| 560 |
|
|
# can be called as many times as neccessary and will always |
| 561 |
|
|
# remove itself from the runqueue |
| 562 |
|
|
while (@destroy) { |
| 563 |
|
|
my $coro = pop @destroy; |
| 564 |
|
|
$coro->{status} ||= []; |
| 565 |
|
|
$_->ready for @{delete $coro->{join} || []}; |
| 566 |
|
|
$coro->{_coro_state} = $manager->{_coro_state}; |
| 567 |
|
|
} |
| 568 |
|
|
&schedule; |
| 569 |
|
|
} |
| 570 |
|
|
}; |
| 571 |
|
|
!endblock |
| 572 |
|
|
|
| 573 |
|
|
H2: Signale, Semaphoren, Channels und Locks |
| 574 |
|
|
|
| 575 |
|
|
Hat man Prozesse, die man erzeugen, anhalten, schedulen und wieder beenden |
| 576 |
|
|
kann, so muss man sie koordinieren. Zum Beispiel mit C<Coro::Signal>'s: |
| 577 |
|
|
|
| 578 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 579 |
root |
1.1 |
sub send { |
| 580 |
|
|
if (@{$_[0][1]}) { |
| 581 |
|
|
(shift @{$_[0][1]})->ready; |
| 582 |
|
|
} else { |
| 583 |
|
|
$_[0][0] = 1; |
| 584 |
|
|
} |
| 585 |
|
|
} |
| 586 |
|
|
|
| 587 |
|
|
sub wait { |
| 588 |
|
|
if ($_[0][0]) { |
| 589 |
|
|
$_[0][0] = 0; |
| 590 |
|
|
} else { |
| 591 |
|
|
push @{$_[0][1]}, $Coro::current; |
| 592 |
|
|
Coro::schedule; |
| 593 |
|
|
} |
| 594 |
|
|
} |
| 595 |
|
|
!endblock |
| 596 |
|
|
|
| 597 |
root |
1.2 |
Getreu dem Motto "Pseudo-Hashes müssen sterben!", etwas ungewöhnlich |
| 598 |
root |
1.1 |
ausgelegt, verwendet C<Coro::Signal> ein Array und keinen Hash. Das erste |
| 599 |
root |
1.3 |
Element ist nur ein Flag, das angibt, ob das Signal gesendet wurde (falls |
| 600 |
|
|
niemand darauf wartet). Das zweite Element ist ein Array wartender |
| 601 |
root |
1.1 |
Prozessen. |
| 602 |
|
|
|
| 603 |
|
|
C<send> weckt den ersten wartenden Prozess auf oder - falls es keinen gibt |
| 604 |
root |
1.2 |
- setzt das Flag. Wenn man auf ein Signal wartet, wird zuerst geprüft, ob |
| 605 |
root |
1.3 |
es schon aufgetreten ist, sonst reiht sich der aktuelle Prozess in die |
| 606 |
root |
1.1 |
Warteschlange und legt sich schlafen. |
| 607 |
|
|
|
| 608 |
root |
1.3 |
H1: Teil 3: Die Außenwelt |
| 609 |
root |
1.1 |
|
| 610 |
root |
1.2 |
H2: C<Event> für Coro: C<Coro::Event> |
| 611 |
|
|
|
| 612 |
|
|
Multitasking innerhalb von Perl ist ja ganz nett, aber das erste |
| 613 |
|
|
|
| 614 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 615 |
root |
1.2 |
my $line = <STDIN>; |
| 616 |
|
|
!endblock |
| 617 |
|
|
|
| 618 |
|
|
bringt das ganze System zum Erliegen. Wenn man viele asynchrone |
| 619 |
root |
1.3 |
Ein-/Ausgabekanäle hat, die in unterschiedlicher Reihenfolge bedient |
| 620 |
root |
1.2 |
werden sollen, braucht man eine Ereignissteuerung. Das Standardmodul für |
| 621 |
root |
1.3 |
diesen Fall ist das (leider nicht mehr gewartete und auf vielen Systemen |
| 622 |
|
|
nicht mehr lauffähige) Event-Modul, das jedoch für jedes Ereigenis einen |
| 623 |
|
|
Callback erfordert. |
| 624 |
root |
1.2 |
|
| 625 |
|
|
Das C<Coro::Event>-Modul benutzt Event (oder ein anderes Modul, es gibt |
| 626 |
root |
1.3 |
nur keines ;), statt eines Callbacks wird der Prozess solange blockiert, |
| 627 |
root |
1.2 |
bis das Ereignis eintritt: |
| 628 |
|
|
|
| 629 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 630 |
root |
1.2 |
my $event = Coro::Event->timer(after => 1, interval => 1, hard => 1); |
| 631 |
|
|
|
| 632 |
|
|
while() { |
| 633 |
|
|
$event->next; |
| 634 |
|
|
print "one event every second\n"; |
| 635 |
|
|
} |
| 636 |
|
|
!endblock |
| 637 |
|
|
|
| 638 |
root |
1.3 |
C<next> gibt dabei ein Event-Objekt zurück, ähnlich dem Event-Objekt, |
| 639 |
root |
1.2 |
das Callbacks des Event-Moduls erhalten. Eine frühe Implementation von |
| 640 |
|
|
C<next> gab tatsächlich genau dieses Objekt zurück: |
| 641 |
|
|
|
| 642 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 643 |
root |
1.2 |
# dies ist der Callback, der jedem Event-Watcher zugewiesen wird: |
| 644 |
|
|
sub std_cb { |
| 645 |
|
|
# das private-Feld enthält ein Array, |
| 646 |
|
|
# das im ersten Element den wartenden Prozess |
| 647 |
|
|
# und im zweiten das Event-Objekt speichert |
| 648 |
|
|
my $w = $_[0]->w; |
| 649 |
|
|
my $q = $w->private; |
| 650 |
|
|
$q->[1] = $_[0]; |
| 651 |
|
|
if ($q->[0]) { # somebody waiting? |
| 652 |
|
|
$q->[0]->ready; |
| 653 |
|
|
&Coro::schedule; |
| 654 |
|
|
} else { |
| 655 |
|
|
$w->stop; |
| 656 |
|
|
} |
| 657 |
|
|
} |
| 658 |
|
|
|
| 659 |
|
|
sub next { |
| 660 |
|
|
my $w = $_[0]; |
| 661 |
|
|
my $q = $w->private; |
| 662 |
|
|
if ($q->[1]) { # event waiting? |
| 663 |
|
|
$w->again unless $w->is_cancelled; |
| 664 |
|
|
} elsif ($q->[0]) { |
| 665 |
|
|
croak "only one coroutine can wait for an event"; |
| 666 |
|
|
} else { |
| 667 |
|
|
local $q->[0] = $Coro::current; |
| 668 |
|
|
&Coro::schedule; |
| 669 |
|
|
} |
| 670 |
|
|
pop @$q; |
| 671 |
|
|
} |
| 672 |
|
|
!endblock |
| 673 |
|
|
|
| 674 |
|
|
Dies war nicht nur relativ ineffizient (zwei Prozesswechsel pro Ereignis), |
| 675 |
root |
1.3 |
das Event-Modul mochte das auch gar nicht, da es die Event-Objekte intern |
| 676 |
|
|
wiederverwendet und Zugriffe darauf nach Rückkehr aus dem Callback recht |
| 677 |
root |
1.2 |
zufällig bearbeitete. |
| 678 |
|
|
|
| 679 |
|
|
Die Lösung für beide Probleme ist wieder einmal XS. Zum Glück |
| 680 |
|
|
exportiert C<Event> eine fast dokumentierte Schnittstelle dafür (wie auch |
| 681 |
|
|
Coro eine XS-Schnittstelle bereitstellt). C<Coro::Event> speichert die |
| 682 |
|
|
Event-Daten in einem Array, wobei nur die Werte für C<hits>, C<prio> und |
| 683 |
|
|
C<got> gesichert werden, da kein Event mehr als diese benötigt. |
| 684 |
|
|
|
| 685 |
root |
1.3 |
Durch Events kann es passieren, dass alle Prozesse auf ein Ereignis warten, also muss |
| 686 |
root |
1.2 |
der Idle-Prozess überschrieben werden: |
| 687 |
|
|
|
| 688 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 689 |
root |
1.2 |
$Coro::idle = new Coro sub { |
| 690 |
|
|
while () { |
| 691 |
|
|
Event::one_event; # inefficient |
| 692 |
|
|
Coro::schedule; |
| 693 |
|
|
} |
| 694 |
|
|
}; |
| 695 |
|
|
!endblock |
| 696 |
|
|
|
| 697 |
|
|
C<one_event> ist nicht sehr effizient, weshalb man das Hauptprogramm am |
| 698 |
|
|
besten durch einen Aufruf von C<Event::loop> zur Hauptschleife degradiert |
| 699 |
|
|
und der Idle-Prozess nie laufen muss. |
| 700 |
|
|
|
| 701 |
|
|
Um nicht bei jedem Ereignis zwei Prozesswechsel durchführen zu müssen, |
| 702 |
|
|
legt der Callback die wartenden Prozesse nur in die Ready-Queue. Dabei |
| 703 |
root |
1.3 |
ergibt sich das Problem, dass Event keine dokumentierte Möglichkeit |
| 704 |
root |
1.2 |
bietet, {{vor}} dem Aufruf von C<poll> oder C<select> (oder was auch |
| 705 |
|
|
immer intern verwendet wird) einen Callback auszuführen, der die |
| 706 |
|
|
bereitstehenden Prozesse ausführt. |
| 707 |
|
|
|
| 708 |
|
|
Zwar kann man mit: |
| 709 |
|
|
|
| 710 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 711 |
root |
1.2 |
Event->add_hooks(prepare => ..); |
| 712 |
|
|
!endblock |
| 713 |
|
|
|
| 714 |
|
|
Einen Callback für diesen Fall einbauen, nur wird er zu spät aufgerufen, |
| 715 |
|
|
es gehen also Ereignisse verloren. Ausserdem quittiert Event einige |
| 716 |
|
|
Aufrufe innerhalb dieses Callbacks mit Segmentation Faults. |
| 717 |
|
|
|
| 718 |
|
|
Die Lösung liegt in einem speziellen Idle-Watcher mit der Priorität |
| 719 |
|
|
C<PRIO_NORMAL>. Idle-Watcher mit dieser Priorität werden kurz vor dem |
| 720 |
|
|
Aufruf von C<poll> aufgerufen, andere Prioritäten führen zu zu häufigen |
| 721 |
|
|
oder gar keinen Aufrufen. |
| 722 |
|
|
|
| 723 |
root |
1.3 |
Wenn ein Ereignis auftritt, wird mit C<$watcher->now> dieser Watcher |
| 724 |
root |
1.2 |
"gestartet", der dann solange Prozesse scheduled bis keine mehr laufen: |
| 725 |
|
|
|
| 726 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 727 |
root |
1.2 |
#define NEED_SCHEDULE if (!do_schedule) \ |
| 728 |
|
|
{ \ |
| 729 |
|
|
do_schedule = 1; \ |
| 730 |
|
|
GEventAPI->now ((pe_watcher *)scheduler); \ |
| 731 |
|
|
} |
| 732 |
|
|
|
| 733 |
|
|
scheduler_cb(pe_event *pe) |
| 734 |
|
|
{ |
| 735 |
|
|
while (CORO_NREADY) |
| 736 |
|
|
CORO_CEDE; |
| 737 |
|
|
|
| 738 |
|
|
do_schedule = 0; |
| 739 |
|
|
} |
| 740 |
|
|
|
| 741 |
|
|
# overwrite the ready function |
| 742 |
|
|
void |
| 743 |
|
|
ready(self) |
| 744 |
|
|
SV * self |
| 745 |
|
|
PROTOTYPE: $ |
| 746 |
|
|
CODE: |
| 747 |
|
|
NEED_SCHEDULE; |
| 748 |
|
|
CORO_READY (self); |
| 749 |
|
|
!endblock |
| 750 |
|
|
|
| 751 |
|
|
Wenn das Hauptprogramm artig C<Event::loop> benutzt, läuft dieser |
| 752 |
|
|
Callback immer im Kontext des Hauptprogramms, der Idle-Prozess wird nicht |
| 753 |
|
|
benutzt. |
| 754 |
|
|
|
| 755 |
|
|
H2: Non-Blocking but Blocking Filehandles |
| 756 |
|
|
|
| 757 |
root |
1.3 |
Damit man das Ganze sinnvoll (und natürlich) nutzen kann, braucht man |
| 758 |
root |
1.2 |
non-blocking-IO. Das Ziel ist es, Programme so schreiben zu können: |
| 759 |
|
|
|
| 760 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 761 |
root |
1.2 |
# Ein finger-Prozess, der andere Prozesse nicht blockiert |
| 762 |
|
|
sub finger { |
| 763 |
|
|
my $user = shift; |
| 764 |
|
|
my $host = shift; |
| 765 |
|
|
|
| 766 |
|
|
my $fh = new Coro::Socket PeerHost => $host, PeerPort => "finger" |
| 767 |
|
|
or die; |
| 768 |
|
|
|
| 769 |
|
|
print $fh "$user\n"; |
| 770 |
|
|
|
| 771 |
|
|
print "$user\@$host: $_" while <$fh>; |
| 772 |
|
|
print "$user\@$host: done\n"; |
| 773 |
|
|
} |
| 774 |
|
|
!endblock |
| 775 |
|
|
|
| 776 |
root |
1.3 |
Dazu muss man Filehandles tie'en, ein komplizierter Prozess, da |
| 777 |
root |
1.2 |
Filehandles in Perl sehr merkwürdige Objekte, und vor allem keine Objekte |
| 778 |
root |
1.3 |
sind. Dies erledigt das C<Coro::Handle>-Modul, das im Wesentlichen eine |
| 779 |
|
|
Funktion C<unblock> exportiert, die aus einem normalen Filehandle einen |
| 780 |
root |
1.2 |
nichtblockierenden macht: |
| 781 |
|
|
|
| 782 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 783 |
root |
1.2 |
my $stdin = unblock \*STDIN; |
| 784 |
|
|
|
| 785 |
|
|
while(<$stdin>) { |
| 786 |
|
|
... |
| 787 |
|
|
} |
| 788 |
|
|
!endblock |
| 789 |
|
|
|
| 790 |
|
|
Anders als andere Module (C<Data::Location>) werden dabei keine |
| 791 |
root |
1.3 |
echten Filehandles erzeugt, da dies zu viele Probleme |
| 792 |
root |
1.2 |
mit sich bringt. Stattdessen wird ein anonymer GLOB an das |
| 793 |
|
|
C<Coro::Handle::FH>-Package getied, um C<syswrite>, C<readline> etc. |
| 794 |
|
|
abzufangen, zusätzlich wird der GLOB in das C<Coro::Handle>-Package |
| 795 |
|
|
ge'bless'ed, um auch Methoden abzufangen: |
| 796 |
|
|
|
| 797 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 798 |
root |
1.2 |
my $fh = shift or return; |
| 799 |
|
|
my $self = do { local *Coro::Handle }; |
| 800 |
|
|
|
| 801 |
|
|
my ($package, $filename, $line) = caller; |
| 802 |
|
|
$filename =~ s/^.*[\/\\]//; |
| 803 |
|
|
|
| 804 |
|
|
tie $self, Coro::Handle::FH, fh => $fh, desc => "$filename:$line", @_; |
| 805 |
|
|
|
| 806 |
|
|
my $_fh = select bless \$self, $class; $| = 1; select $_fh; |
| 807 |
|
|
!endblock |
| 808 |
|
|
|
| 809 |
|
|
In C<Coro::Handle> stehen dann "glue"-Methoden: |
| 810 |
|
|
|
| 811 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 812 |
root |
1.2 |
sub readline { tied(${+shift})->READLINE(@_) } |
| 813 |
|
|
sub read { Coro::Handle::FH::READ (tied ${$_[0]}, $_[1], $_[2], $_[3]) } |
| 814 |
|
|
sub sysread { Coro::Handle::FH::READ (tied ${$_[0]}, $_[1], $_[2], $_[3]) } |
| 815 |
|
|
sub syswrite { Coro::Handle::FH::WRITE (tied ${$_[0]}, $_[1], $_[2], $_[3]) } |
| 816 |
|
|
sub print { Coro::Handle::FH::WRITE (tied ${+shift}, join "", @_) } |
| 817 |
|
|
sub printf { Coro::Handle::FH::PRINTF(tied ${+shift}, @_) } |
| 818 |
|
|
sub fileno { Coro::Handle::FH::FILENO(tied ${$_[0]}) } |
| 819 |
|
|
sub close { Coro::Handle::FH::CLOSE (tied ${$_[0]}) } |
| 820 |
root |
1.1 |
!endblock |
| 821 |
|
|
|
| 822 |
root |
1.2 |
Und einige weitere, die nur mit C<Coro::Handle>s Sinn machen: |
| 823 |
|
|
|
| 824 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 825 |
root |
1.2 |
sub readable { Coro::Handle::FH::readable(tied ${$_[0]}) } |
| 826 |
|
|
sub writable { Coro::Handle::FH::writable(tied ${$_[0]}) } |
| 827 |
root |
1.1 |
!endblock |
| 828 |
|
|
|
| 829 |
root |
1.2 |
Die eigentliche Implementation ist dann in C<Coro::Handle::FH> zu finden, |
| 830 |
|
|
z.B. für C<WRITE>: |
| 831 |
|
|
|
| 832 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 833 |
root |
1.2 |
sub writable { |
| 834 |
|
|
($_[0][6] ||= Coro::Event->io( |
| 835 |
|
|
fd => $_[0][0], |
| 836 |
|
|
desc => "$_[0][1] W", |
| 837 |
|
|
timeout => $_[0][2], |
| 838 |
|
|
poll => W+E, |
| 839 |
|
|
))->next->{Coro::Event}[5] & W; |
| 840 |
|
|
} |
| 841 |
|
|
|
| 842 |
|
|
sub WRITE { |
| 843 |
|
|
my $len = defined $_[2] ? $_[2] : length $_[1]; |
| 844 |
|
|
my $ofs = $_[3]; |
| 845 |
|
|
my $res = 0; |
| 846 |
|
|
|
| 847 |
|
|
while() { |
| 848 |
|
|
my $r = syswrite $_[0][0], $_[1], $len, $ofs; |
| 849 |
|
|
if (defined $r) { |
| 850 |
|
|
$len -= $r; |
| 851 |
|
|
$ofs += $r; |
| 852 |
|
|
$res += $r; |
| 853 |
|
|
last unless $len; |
| 854 |
|
|
} elsif ($! != Errno::EAGAIN) { |
| 855 |
|
|
last; |
| 856 |
|
|
} |
| 857 |
|
|
last unless &writable; |
| 858 |
|
|
} |
| 859 |
|
|
|
| 860 |
|
|
return $res; |
| 861 |
|
|
} |
| 862 |
root |
1.1 |
!endblock |
| 863 |
|
|
|
| 864 |
root |
1.3 |
Ja, die Hässlichkeit (C<READLINE> habe ich noch gar nicht gezeigt ;) ist |
| 865 |
|
|
ein Grund mehr, das Ganze zu abstrahieren. Die eigentliche Arbeit wird von |
| 866 |
root |
1.2 |
der C<writable>-Methode erledigt, die beim ersten Aufruf einen Watcher |
| 867 |
|
|
erzeugt und dann mit C<next> auf das nächste Ereignis wartet. |
| 868 |
|
|
|
| 869 |
|
|
Am Rande muss ich noch bemerken, dass "Ereignis" nicht ganz korrekt |
| 870 |
root |
1.3 |
ist. Weder C<select> noch C<poll> warten auf "Ereignisse", noch tun |
| 871 |
|
|
das die meisten anderen Event-Modelle, sie prüfen lediglich auf einen |
| 872 |
|
|
gewünschten Zustand, ist dieser schon erreicht, wird ein "Ereignis" |
| 873 |
|
|
ausgelöst, auch, wenn eigentlich nichts passiert ist. |
| 874 |
root |
1.2 |
|
| 875 |
root |
1.3 |
Und aus der Abteilung Kurioses: Beim Wandeln eines Filehandle in einen |
| 876 |
|
|
String wird offenbar die C<FETCH>-Methode aufgerufen. |
| 877 |
root |
1.2 |
|
| 878 |
|
|
H2: Von Handles zu Sockets |
| 879 |
|
|
|
| 880 |
root |
1.3 |
Da Dateien niemals "blockieren" und Perl kein AIO unterstützt, ist |
| 881 |
root |
1.2 |
C<Coro::Handle> eigentlich nur für Pipes und Sockets interessant. Damit |
| 882 |
|
|
man auch ohne blockieren C<connect>en kann, gibt es mit C<Coro::Socket> |
| 883 |
|
|
ein Modul, das sich so nah wie möglich an die C<IO::Socket::INET>-API |
| 884 |
|
|
hält. |
| 885 |
|
|
|
| 886 |
|
|
Der Konstruktor benutzt die folgende Methode für ein |
| 887 |
|
|
non-blocking-connect: |
| 888 |
|
|
|
| 889 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 890 |
root |
1.2 |
sub _prepare_socket { |
| 891 |
|
|
my ($class, $arg) = @_; |
| 892 |
|
|
|
| 893 |
|
|
socket my $fh, PF_INET, $arg->{Type}, _proto($arg->{Proto}) |
| 894 |
|
|
or return; |
| 895 |
|
|
|
| 896 |
|
|
$fh = bless Coro::Handle->new_from_fh($fh, timeout => $arg{Timeout}), $class |
| 897 |
|
|
or return; |
| 898 |
|
|
|
| 899 |
|
|
... |
| 900 |
|
|
} |
| 901 |
|
|
|
| 902 |
|
|
sub new { |
| 903 |
|
|
... |
| 904 |
|
|
for (@sa) { |
| 905 |
|
|
$fh = $class->_prepare_socket(\%arg) |
| 906 |
|
|
or return; |
| 907 |
|
|
|
| 908 |
|
|
$! = 0; |
| 909 |
|
|
|
| 910 |
|
|
if ($fh->connect($_)) { |
| 911 |
|
|
next unless writable $fh; |
| 912 |
|
|
$! = unpack "i", $fh->getsockopt(SOL_SOCKET, SO_ERROR); |
| 913 |
|
|
} |
| 914 |
|
|
|
| 915 |
|
|
$! or last; |
| 916 |
|
|
|
| 917 |
|
|
$!{ECONNREFUSED} or $!{ENETUNREACH} or $!{ETIMEDOUT} or $!{EHOSTUNREACH} |
| 918 |
|
|
or return; |
| 919 |
|
|
} |
| 920 |
|
|
... |
| 921 |
|
|
} |
| 922 |
|
|
|
| 923 |
|
|
sub connect { connect tied(${$_[0]})->[0], $_[1] or $! == Errno::EINPROGRESS } |
| 924 |
|
|
!endblock |
| 925 |
|
|
|
| 926 |
|
|
H1: Beispiele |
| 927 |
|
|
|
| 928 |
|
|
H2: Ein alter Traum: LWP non-blocking |
| 929 |
|
|
|
| 930 |
root |
1.3 |
Wenn man Coro für sonst nichts braucht, auch in "normalen" |
| 931 |
root |
1.2 |
Programmen kann man Coro dazu benutzen, LWP (blockiert bei Anfragen) und |
| 932 |
|
|
Ereignisgesteuerte Programme (z.B. Tk) zu kombinieren. Dazu muss man |
| 933 |
|
|
"lediglich" den C<IO::Socket::INET>-Konstruktor überschreiben: |
| 934 |
|
|
|
| 935 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 936 |
root |
1.2 |
use Coro::Socket; |
| 937 |
|
|
use IO::Socket::INET; |
| 938 |
|
|
sub IO::Socket::INET::new { |
| 939 |
|
|
shift; new Coro::Socket @_; |
| 940 |
|
|
}; |
| 941 |
|
|
!endblock |
| 942 |
root |
1.1 |
|
| 943 |
root |
1.2 |
Danach kann man loslegen und gleichzeitig mehrere LWP-Requests starten: |
| 944 |
|
|
|
| 945 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 946 |
root |
1.2 |
use Coro; |
| 947 |
|
|
use Coro::Event; |
| 948 |
|
|
use LWP::Simple; |
| 949 |
|
|
|
| 950 |
|
|
$SIG{PIPE} = 'IGNORE'; |
| 951 |
|
|
|
| 952 |
|
|
async { |
| 953 |
|
|
get "http://.../"; |
| 954 |
|
|
|
| 955 |
|
|
}; |
| 956 |
|
|
|
| 957 |
|
|
async { |
| 958 |
|
|
get "http://.../"; |
| 959 |
|
|
}; |
| 960 |
|
|
|
| 961 |
|
|
loop; |
| 962 |
|
|
!endblock |
| 963 |
|
|
|
| 964 |
|
|
H2: Ein Prototyp für einen Server |
| 965 |
|
|
|
| 966 |
|
|
Ein "herkömmlicher" Server sieht im Pseudocode so aus: |
| 967 |
|
|
|
| 968 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 969 |
root |
1.3 |
my $socket = <neue listen-Socket erzeugen> |
| 970 |
root |
1.2 |
|
| 971 |
|
|
while () { |
| 972 |
|
|
my $fh = $socket->accpt; |
| 973 |
|
|
if (fork == 0) { |
| 974 |
|
|
serve_request; |
| 975 |
|
|
exit; |
| 976 |
|
|
} |
| 977 |
|
|
} |
| 978 |
|
|
!endblock |
| 979 |
|
|
|
| 980 |
|
|
Mit Coroutinen sieht das genauso aus, nur verwendet man statt C<fork> ein |
| 981 |
|
|
C<async>: |
| 982 |
|
|
|
| 983 |
root |
1.4 |
!block perl |
| 984 |
root |
1.2 |
sub handle_connection { |
| 985 |
|
|
my $fh = $_[0]; |
| 986 |
|
|
while (<$fh>) { |
| 987 |
|
|
... |
| 988 |
|
|
} |
| 989 |
|
|
} |
| 990 |
|
|
|
| 991 |
|
|
my $port = new Coro::Socket |
| 992 |
|
|
LocalPort => "imap2", |
| 993 |
|
|
ReuseAddr => 1, |
| 994 |
|
|
Listen => 1, |
| 995 |
|
|
or die; |
| 996 |
|
|
|
| 997 |
|
|
async { |
| 998 |
|
|
slog 1, "accepting connections"; |
| 999 |
|
|
while () { |
| 1000 |
|
|
my $fh = $port->accept; |
| 1001 |
|
|
slog 3, "accepted $fh on $port"; |
| 1002 |
|
|
async \&handle_connection, $fh; |
| 1003 |
|
|
undef $fh; |
| 1004 |
|
|
} |
| 1005 |
|
|
}; |
| 1006 |
|
|
|
| 1007 |
|
|
loop; |
| 1008 |
|
|
!endblock |
| 1009 |
root |
1.1 |
|
| 1010 |
root |
1.2 |
Die Vorteile sind - neben einem geringeren Verbrauch an Systemressourcen |
| 1011 |
root |
1.3 |
- dass die einzelnen für die Clients zuständigen Prozesse untereinander |
| 1012 |
|
|
kommunizieren können. Mein Webserver z.B. kann Informationen über Clients |
| 1013 |
|
|
austauschen, mein IMAP-Server kann problemlos die asynchronen "neue Mail |
| 1014 |
|
|
empfangen"-Nachrichten an angeschlossene Clients weitergeben. Man kann |
| 1015 |
|
|
solche Server auch problemlos zusammen in denselben Prozess laden (dazu |
| 1016 |
|
|
muss man nur eines der beiden C<loop>-Statements entfernen). |
| 1017 |
root |
1.1 |
|
| 1018 |
root |
1.2 |
A1: Verfügbarkeit |
| 1019 |
root |
1.1 |
|
| 1020 |
root |
1.2 |
Das Coro-Modul gibts auf CPAN - getestet wurde es bisher nur unter |
| 1021 |
|
|
Linux/x86, IRIX und Cygwin, wobei es unter Cygwin wohl noch einige |
| 1022 |
|
|
Probleme gibt, die ich aber nicht debuggen kann. Perl-5.6 ist |
| 1023 |
root |
1.3 |
Minimalversion, was daran liegt, dass ich Perl-5.6-Features für XS |
| 1024 |
|
|
verwende. Ein Port auf ältere Perls sollte nicht schwierig sein. |
| 1025 |
root |
1.1 |
|
| 1026 |
root |
1.2 |
A2: Interessante URLs |
| 1027 |
root |
1.1 |
|
| 1028 |
root |
1.2 |
Etwas Off-Topic, aber durchaus lesbar: |
| 1029 |
root |
1.1 |
|
| 1030 |
root |
1.2 |
* Etwas Geschichte (Achtung, lustig!): http://brics.dk/~cw97/ProceedingS/01.ps.gz |
| 1031 |
|
|
* Subcontinuations: http://indiana.edu/~dyb/papers/subK.ps |
| 1032 |
root |
1.1 |
|
| 1033 |
|
|
|
| 1034 |
|
|
|
| 1035 |
|
|
|
| 1036 |
|
|
|