8 th Edition Um para um
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Chapter 4: Threads Operating System Concepts – 8th Edition Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Motivação Threads são processos leves Diferentes tarefas da aplicação podem ser implementadas como threads separados Aplicável – apenas às tarefas que possam ser paralelizadas Exemplos: » Atualizar o display » Buscar dados » Verificar correção ortográfica Operating System Concepts – 8th Edition 4.2 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Motivação A criação de processos é muito custosa Criação de threads é mais simples Vantagens do uso de threads Simplificação do código Aumento da eficiência Operating System Concepts – 8th Edition 4.3 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Processos mono e multithreads Operating System Concepts – 8th Edition 4.4 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Benefícios Melhora o tempo de resposta • Programa continua executando mesmo que algum thread seja bloqueado (thread no espaço de kernel) Compartilhamento por padrão dos recursos do processo • Não precisa de técnicas para criar uma memória compartilhada É mais simples criar um thread do que um processo • Não precisa alocar novos recursos e é fácil trocar contexto entre threads Aumenta o paralelismo • Em máquinas com multiprocessamento Operating System Concepts – 8th Edition 4.5 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Programação com múltiplos cores Sistemas com múltiplos cores impulsionam novas formas de programar Maior eficiência na execução de programas Contudo, existem algumas dificuldades É possível paralelizar? As tarefas paralelizáveis tem a mesma importância? Quais conjuntos de dados pertencem a cada thread? Se duas threads usam dados dependentes, como sincronizar o acesso? Operating System Concepts – 8th Como depurar o processo, se existem múltiplos caminhos de execução? Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 4.6 Edition Arquitetura de Servidor Multithreaded Operating System Concepts – 8th Edition 4.7 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Execução concorrente em um sistema com único core Operating System Concepts – 8th Edition 4.8 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Execução paralela em um sistema multicore Operating System Concepts – 8th Edition 4.9 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Threads de usuários Gerenciamento de threads feito por bibliotecas em nível de usuário •Não depende de chamadas ao sistema para criar o thread ou para mudar o contexto entre threads •O bloqueio de um thread leva ao bloqueio de todo o processo •A troca de contextos entre threads é feita mediante cooperação Operating System Concepts – 8th Edition 4.10 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Threads de kernel Gerenciamento de threads feito pelo kernel •Depende de chamadas ao sistema para criar o thread ou para mudar o contexto •O bloqueio de um thread não leva ao bloqueio de todo o processo •A troca de contextos entre threads é feita mediante cooperação e preempção Operating System Concepts – 8th Edition 4.11 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Modelos multithreads Muitos para um Um para um Muitos para muitos Operating System Concepts – 8th Edition 4.12 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Muitos para um Diversos threads de usuário mapeados em um único thread de kernel Operating System Concepts – 8th Edition 4.13 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Um para um Cada thread de usuário mapeado em um thread de kernel Operating System Concepts – 8th Edition 4.14 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Modelo muitos para muitos Permite que muitos threads de usuário sejam mapeados em muitos threads de kernel Sistema operacional pode criar um número suficiente de threads de kernel Operating System Concepts – 8th Edition 4.15 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Bibliotecas de threads Bibliotecas de thread dão ao programador uma interface para criar e gerenciar threads Duas formas iniciais de implementação Biblioteca inteiramente em espaço de usuário Biblioteca em nível de kernel suportada pelo sistema operacional Operating System Concepts – 8th Edition 4.16 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Pthreads Biblioteca de threads que pode ser provida tanto em nível de kernel como em nível de usuário Interface especificada pelo padrão POSIX (IEEE 1003.1c) para criação e sincronização de threads Define apenas a interface. A implementação fica a cargo da biblioteca Amplamente utilizada em sistemas operacionais UNIX (Solaris, Linux, Mac OS X) Operating System Concepts – 8th Edition 4.17 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Algumas questões de threads…. O fork() duplica apenas o thread que o chama ou todos os threads do processo? Depende da implementação Cancelamento de threads Terminar um thread, chamado de thread alvo, antes que ele chegue ao fim Ex: Vários threads de busca em paralelo. Quando um thread encontra o dado, os outros podem ser finalizados. Operating System Concepts – 8th Edition 4.18 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Algumas questões de threads…. Tipos Cancelamento assíncrono – Thread alvo encerrado imediatamente Cancelamento adiado – Thread alvo espera até um momento oportuno para ser finalizado Possibilidade de liberar todos os recursos adequadamente Sistema operacional libera apenas os recursos do sistema automaticamente Thread é terminada apenas após liberar os demais recursos alocados Ponto do programa especificado por uma flag Operating System Concepts – 8th Edition 4.19 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Algumas questões de threads…. Tratamento de sinais Sinais são usados no sistema UNIX para notificar um processo que um evento ocorreu Sinais devem ser entregues a processos Mas se existem vários threads, para qual enviar? Opções – Descobrir para qual thread o sinal é direcionado – Enviar o sinal para todos os threads – Enviar o sinal para um conjunto de threads – Criar um thread específico para receber sinais e notificar aos outros threads Operating System Concepts – 8th Edition 4.20 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Algumas questões de threads…. Conjuntos de threads Pré-criação de um conjunto de threads prontos para serem usados Vantagens Mais rápido usar um thread pronto do que criar um novo thread Garante que a aplicação não tentará criar threads em demasia, exaurindo os recursos do sistema operacional Operating System Concepts – 8th Edition 4.21 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Threads Exemplos Ex_sem_thread.py Ex_sem_thread_processo.py Ex_thread.py Ex_threadv2.py Ex_thread_mais_legal.py Ex_thread_mais_legal_completo.py Ex_legal_final.py Operating System Concepts – 8th Edition 4.22 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 Exercícios Lista 2 já disponível! Operating System Concepts – 8th Edition 4.23 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009 End of Chapter 4 Operating System Concepts – 8th Edition Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
