Progetto Lab 2

Gestione dei thread nella funzione pagerank

Inizializzazione dei dati

All'inizio della funzione, vengono inizializzati diversi array e variabili necessari per il calcolo del PageRank. Questi includono:

• X_t: un array che rappresenta i valori del PageRank all'iterazione t.
• Y: un array utilizzato per calcolare un termine necessario del PageRank.
• X_t_1: un array che conterrà i valori del PageRank per l'iterazione t+1.
• S: un array che rappresenta un termine necessario del PageRank.
• errore: una variabile che tiene traccia dell'errore durante il calcolo.

Creazione del thread pool

Viene creato un pool di thread utilizzando la funzione tp_create, specificando il numero di thread da utilizzare.

Calcolo del PageRank

Il calcolo del PageRank avviene all'interno di un ciclo do-while. Durante ogni iterazione di questo ciclo, vengono eseguite le seguenti operazioni:

1. Calcolo dei termini del PageRank: I termini del PageRank vengono calcolati utilizzando diverse funzioni parallele che operano su dati condivisi. Queste funzioni vengono aggiunte al thread pool utilizzando tp_add_work.

2. Attivazione del thread pool: Il thread principale attende il completamento di tutte le operazioni nel pool di thread utilizzando tp_wait.

3. Aggiornamento dei valori del PageRank: Dopo il calcolo dei termini del PageRank, vengono aggiornati gli array X_t e X_t_1.

4. Verifica della condizione di terminazione: Viene controllato se l'errore calcolato è inferiore alla soglia specificata eps e se il numero massimo di iterazioni maxiter non è stato superato. Se uno di questi criteri è soddisfatto, il ciclo termina.

Segnalazione esterna

Durante ogni iterazione del ciclo, viene verificata la presenza di un segnale esterno SIGUSR1. Se tale segnale viene ricevuto, vengono stampati il numero di iterazioni finora eseguite, l'indice dell'elemento con il massimo PageRank e il valore del PageRank corrispondente.

Pulizia delle risorse

Alla fine del calcolo del PageRank, vengono liberate tutte le risorse allocate, incluso il thread pool e gli array utilizzati per il calcolo.

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Gestione dei thread nella struttura del thread pool

La struttura del thread pool, definita nel file threadpool.h, gestisce l'esecuzione dei thread per le operazioni parallele nella funzione pagerank. Ecco come è strutturata la gestione dei thread:

• Inizializzazione: Il thread pool viene inizializzato utilizzando la funzione tp_create, che crea un numero specificato di thread e inizializza le condizioni e i mutex necessari.

• Aggiunta di lavoro: La funzione tp_add_work aggiunge un nuovo lavoro al pool di thread. Questo lavoro consiste in una funzione (func) da eseguire e un argomento (arg) da passare alla funzione.

• Attesa del completamento: La funzione tp_wait viene utilizzata per attendere il completamento di tutti i lavori nel pool di thread.

• Esecuzione del lavoro: Ogni thread esegue la funzione tp_worker, che rimane in attesa di nuovi lavori da eseguire. Quando un lavoro è disponibile, viene prelevato dalla coda dei lavori e eseguito.

• Pulizia delle risorse: Alla fine dell'esecuzione, il thread pool viene distrutto utilizzando la funzione tp_destroy, che libera tutte le risorse allocate.

Questo approccio consente una gestione efficiente e parallela delle operazioni nella funzione pagerank, migliorando le prestazioni complessive del calcolo del PageRank.

Perché la scelta di un'implementazione di una libreria ThreadPool da 0?

Threadpool.c è stata preferita all'uso di una semplice pthread_create e pthread_join per via di un errore di lettura :) . Pensando di non poter utilizzare la pthread_join è stata usata la pthread_detach per la gestione dei thread. Questo ha portato all'implementazione di una coda di lavori molto più ordinata, avendo la possibilità di assicurarsi che i lavori siano finiti prima di iniziare altre operazioni di calcolo, e utilizzando sempre gli stessi thread, senza allocarne di nuovi.

Work Flow nell'algoritmo

In maniera circolare fino al completamento dell'algoritmo, prima viene mandato in coda il calcolo di tutti i singoli termini di X(t+1), alla fine viene fatta una wait del completamento dei lavori. Viene aggiornato X(t), ed in parallelo vengono aggiunti i calcoli della componente S, Y, e dell'errore.

Il thread dei segnali ha un handling a parte per semplicità, siccome la pthread_cancel usando una sigwait nella funzione handler era più comoda che maneggare con atomic flags globali, e anche perché il suo lavoro non viene completato per tutta la durata dell'algoritmo.

Perché la sleep a fine main?

Per valgrind, siccome la sua esecuzione finisce prima che il S.O. descheduli tutti i thread e ne liberi la memoria. Quindi è per non avere errori di falsi positivi.

Gestione dei thread nella parte Python Server

Il server Python è stato implementato per gestire le richieste dei client e calcolare il PageRank di grafi inviati dai client. Vediamo come i thread sono gestiti all'interno di questo server:

Inizializzazione

Il server Python utilizza il modulo socket per creare un socket TCP che accetta le connessioni dei client. Viene inizializzata una lista threads per tracciare i thread attivi che gestiscono le connessioni dei client.

Gestione del client

Per ogni connessione accettata, viene creato un nuovo thread tramite la funzione threading.Thread. Questo thread gestisce la connessione del client, riceve il grafo inviato dal client e calcola il PageRank.

Gestione del segnale di interruzione

Il server gestisce il segnale di interruzione (SIGINT) per chiudere correttamente tutte le connessioni e terminare i thread in esecuzione prima di uscire. Questo viene fatto utilizzando la funzione signal.signal per impostare un gestore di segnali personalizzato.

Funzione di gestione del client

La funzione handle_client legge il numero di nodi e archi inviati dal client, crea un file temporaneo e scrive il grafo nel formato richiesto. Successivamente, esegue il calcolo del PageRank utilizzando un'esecuzione di un processo subprocess di un'eseguibile pagerank. Infine, invia il risultato al client tramite il socket.

Funzione di avvio del server

La funzione start_server crea un socket TCP, accetta le connessioni dei client in un ciclo continuo e avvia un nuovo thread per gestire ciascuna connessione.

Pulizia delle risorse

Alla fine dell'esecuzione del server, tutte le risorse vengono pulite correttamente, inclusi i file temporanei e i thread in esecuzione.

Gestione dei thread nella parte Python Client

Il client Python è stato progettato per inviare i dati dei grafi al server e ricevere i risultati del calcolo del PageRank. Vediamo come i thread sono gestiti all'interno di questo client:

Inizializzazione

Il client Python legge i nomi dei file dai parametri della riga di comando e crea un thread separato per ciascun file. Viene inizializzata una lista threads per tracciare i thread attivi.

Gestione dei file

Per ogni file specificato come argomento, viene creato un nuovo thread tramite la funzione threading.Thread. Questo thread gestisce il file, legge i dati dei grafi, li invia al server e riceve la risposta.

Funzione di gestione dei file

La funzione handle_file legge i dati dal file specificato, stabilisce una connessione con il server utilizzando un socket TCP e invia i dati al server. Successivamente, riceve la risposta dal server e stampa il risultato ottenuto.

Esecuzione dei thread

Dopo la creazione di tutti i thread, il client attende il completamento di ciascun thread utilizzando la funzione join.

Pulizia delle risorse

Alla fine dell'esecuzione, tutte le risorse vengono pulite correttamente, inclusi i thread in esecuzione.