कोई प्रवाह नहीं है

अपने मूल रूप में अतुल्यकालिक के बारे में महत्वपूर्ण सच्चाई: कोई प्रवाह नहीं है।

आपत्ति करने वालों के नंबर होंगे। "नहीं," वे चिल्लाते हैं, "अगर मुझे ऑपरेशन की उम्मीद है, तो एक धागा होना चाहिए जिसमें प्रतीक्षा निष्पादित हो!" शायद यह पूल से एक धागा है। या एक ऑपरेटिंग सिस्टम धागा! या डिवाइस ड्राइवर से संबंधित कुछ ... "

इन चीखों को मत सुनो। यदि ऑपरेशन वास्तव में अतुल्यकालिक है, तो कोई धागा नहीं है।

संदेह करने वाले आश्वस्त नहीं होते हैं। हम उनका उपहास करते हैं।

हम .NET प्लेटफॉर्म और डिवाइस ड्राइवर पर विशेष ध्यान देते हुए, हार्डवेयर के नीचे अतुल्यकालिक ऑपरेशन के निष्पादन का पता लगाते हैं। हमें कुछ विवरणों को छोड़ कर इस विवरण को सरल बनाना होगा, लेकिन हम सच्चाई से दूर नहीं जाएंगे।

कुछ "लिखने" ऑपरेशन (एक फ़ाइल, नेटवर्क स्ट्रीम, यूएसबी टोस्टर, कहीं भी) पर विचार करें। हमारा कोड सरल है:

private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { byte[] data = ... await myDevice.WriteAsync(data, 0, data.Length); } 

हम पहले से ही जानते हैं कि प्रतीक्षा करते समय UI थ्रेड अवरुद्ध नहीं है। प्रश्न: क्या एक और धागा है जो खुद को ब्लॉकिंग के Altar पर बलिदान करता है ताकि UI थ्रेड जीवित रह सके?

धारण करो। हमें गहरा गोता लगाना होगा।

पहला पड़ाव: पुस्तकालय (जैसे बीसीएल कोड)। हम मानते हैं कि .NET फ्रेमवर्क में मानक एसिंक्रोनस I / O सिस्टम का उपयोग करके WriteAsync लागू किया गया है, जो कि ओवरलैप्ड I / O * पर आधारित है। इस प्रकार Win32 ओवरलैप्ड I / O ऑपरेशन को DESCRIPTOR डिवाइस के साथ शुरू किया गया है।

ओएस, बदले में, डिवाइस ड्राइवर से संपर्क करता है और इसे एक लिखित ऑपरेशन शुरू करने के लिए कहता है। यह अनुरोध एक ऑब्जेक्ट है जो एक लेखन ऑपरेशन का वर्णन करता है; ऐसी वस्तु को I / O अनुरोध पैकेट (IRP) कहा जाता है।

ड्राइवर आईआरपी पैकेट प्राप्त करता है और डिवाइस को रिकॉर्डिंग डेटा शुरू करने का निर्देश देता है। यदि डिवाइस प्रत्यक्ष मेमोरी एक्सेस (डीएमए) का समर्थन करता है, तो कमांड का निष्पादन केवल डिवाइस रजिस्टर में बफर पते को लिखना है। वह सब ड्राइवर कर सकता है; यह आईआरपी पैकेट को "रनिंग" के रूप में चिह्नित करता है और ओएस पर नियंत्रण लौटाता है।



यहां नीचे पंक्ति है: आईआरपी पैकेट को संसाधित करते समय डिवाइस ड्राइवर को नियंत्रण को अवरुद्ध करने की अनुमति नहीं है। इसका मतलब है कि अगर आईआरपी पैकेट को तुरंत संसाधित नहीं किया जा सकता है, तो इसे एसिंक्रोनस रूप से संसाधित किया जाना चाहिए। यह तुल्यकालिक विधियों के लिए भी सही है! डिवाइस ड्राइवर स्तर पर, सभी (गैर-तुच्छ) अनुरोध अतुल्यकालिक हैं।

टॉम विजडम को उद्धृत करते हुए, "I / O अनुरोध के प्रकार के बावजूद, एप्लिकेशन द्वारा ड्राइवर को सौंपे गए सभी I / O संचालन अतुल्यकालिक रूप से किए जाते हैं।"

"रनिंग" की स्थिति में एक आईआरपी पैकेट के साथ, ओएस पुस्तकालय में लौटता है, जो बटन क्लिक हैंडलर को अधूरा कार्य देता है, जो बदले में विधि को रोक देता है, और यूआई थ्रेड निष्पादित करना जारी रखता है।

हमने सिस्टम के बहुत रसातल में अनुरोध का पालन किया, भौतिक उपकरण के ठीक नीचे।

अब लेखन कार्य प्रगति पर है। कितने धागे इसे निष्पादित करते हैं?

बिलकुल नहीं।

न तो डिवाइस ड्राइवर थ्रेड, न ही OS थ्रेड, न ही BCL थ्रेड, और न ही पूल से थ्रेड इस लेखन कार्रवाई करते हैं। कोई प्रवाह नहीं है।

अब, उस उत्तर का अनुसरण करते हैं जो राक्षसों की संपत्ति से वापस नश्वर संसार में आता है।

ऑपरेशन की शुरुआत के कुछ समय बाद, डिवाइस रिकॉर्डिंग समाप्त कर देता है। और प्रोसेसर को एक बाधा के माध्यम से सूचित करता है।

ड्राइवर इंटरप्ट हैंडलर कहलाता है। एक रुकावट एक प्रोसेसर-स्तर की घटना है, इसलिए कोई भी काम जो प्रोसेसर व्यस्त था, अस्थायी रूप से निलंबित कर दिया गया है, चाहे कोई भी धागा वर्तमान में निष्पादित हो रहा हो। हम यह मान सकते हैं कि अंतःक्रियात्मक हैंडलर एक चलने वाले धागे को "उधार देता है", लेकिन मेरा यह विचार है कि बाधा हैंडलर इतने निम्न स्तर पर चलते हैं कि एक "थ्रेड" की अवधारणा मौजूद नहीं है; वे सभी "धागे" के तहत निष्पादित होते हैं, इसलिए बोलने के लिए।

यदि बाधा हैंडलर को सही ढंग से लिखा गया है, तो यह सब डिवाइस के लिए "थैंक यू फॉर द इंटरप्ट" और डिफर्ड प्रोसीजर कॉल (डीपीसी) ऑब्जेक्ट को पंक्तिबद्ध करता है।

जब प्रोसेसर खत्म हो जाता है प्रसंस्करण बाधित होता है, यह प्रक्रिया कॉल को स्थगित करने के लिए आगे बढ़ता है। उन्हें इतने निचले स्तर पर भी क्रियान्वित किया जाता है कि यह "धागे" की बात करता है, बिल्कुल सही ढंग से नहीं; व्यवधान संचालकों की तरह, डिफर्ड प्रक्रिया कॉल सीधे केंद्रीय प्रोसेसर पर "प्रवाह नियंत्रण प्रणाली" के तहत निष्पादित की जाती हैं।

डीपीसी एक आईआरपी पैकेट लेता है, जो एक लिखित अनुरोध है, और इसे "पूर्ण" के रूप में चिह्नित करता है। हालाँकि, यह स्थिति केवल ऑपरेटिंग सिस्टम स्तर पर मौजूद है; प्रक्रिया का अपना पता स्थान होता है, और इसे अधिसूचित करने की भी आवश्यकता होती है। इसलिए, OS एक विशेष कर्नेल-स्तर की एसिंक्रोनस प्रक्रिया कॉल (APC) ऑब्जेक्ट बनाता है और इसे DESCRIPTOR के मालिक के थ्रेड की कतार में रखता है।

चूंकि / BCL लाइब्रेरी मानक ओवरलैप्ड I / O मैकेनिज्म का उपयोग करती है, इसलिए यह पहले से ही I / O कम्प्लीशन पोर्ट के हैंडल को बाध्य करता है, जो थ्रेड पूल का हिस्सा है। इसलिए, एपीसी को निष्पादित करने के लिए, I / O पूल ** से एक धारा का उपयोग किया जाता है, जो उस कार्य को सूचित करता है जिसे उसने पूरा किया है।

चूंकि कार्य ने UI संदर्भ पर कब्जा कर लिया है, अतुल्यकालिक विधि पूल थ्रेड में निष्पादन को फिर से शुरू नहीं करती है। इसके बजाय, विधि की निरंतरता यूआई संदर्भ में निष्पादन के लिए कतारबद्ध है, और यूआई संदर्भ उस तक पहुंचने पर विधि का निष्पादन फिर से शुरू करेगा।

इसलिए हम देखते हैं कि जब ऑपरेशन चल रहा था, तब कोई प्रवाह नहीं था। जब ऑपरेशन पूरा हो गया, तो विभिन्न कार्यों को जल्दी से करने के लिए विभिन्न थ्रेड्स का उपयोग किया गया था। जिस क्रम में इस तरह के कार्य किए जाएंगे, वह मिलीसेकंड (उदाहरण के लिए, पूल थ्रेड में एपीसी निष्पादन) से लेकर माइक्रोसेकंड (उदाहरण के लिए, इंटरप्ट प्रोसेसिंग) तक भिन्न होता है। लेकिन कोई धागा अवरुद्ध नहीं था, ऑपरेशन पूरा होने की प्रतीक्षा कर रहा था।



निष्पादन श्रृंखला है कि हम "मानक", कुछ हद तक सरलीकृत है। अनगिनत भिन्नताएँ हैं, लेकिन सार एक ही है।

यह विचार कि "कहीं एक अतुल्यकालिक ऑपरेशन करने वाला एक धागा होना चाहिए" गलत है।

अपने मन को मुक्त करो। इस "अतुल्यकालिक धारा" को खोजने की कोशिश मत करो - यह संभव नहीं है। इसके बजाय, सच्चाई का एहसास करें:

कोई प्रवाह नहीं है।

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* - मैंने रूसी में "अतिव्याप्त I / O" शब्द का अस्पष्ट अनुवाद नहीं देखा है। शब्द "अतुल्यकालिक इनपुट-आउटपुट" अर्थ (लगभग। ट्रांस।) के करीब है।
** - सीएलआर में दो थ्रेड पूल होते हैं: वर्कर थ्रेड पूल और आई / ओ थ्रेड पूल (स्वीकृत ट्रांसलेशन।)।