Threads - profneto

Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS
Curso de Licenciatura em Computação
Sistemas Operacionais
Threads
Prof. José Gonçalves Dias Neto
[email protected]
Ambiente Monothread
Em um ambiente Monothread um processo suporta apenas
um programa em seu espaço de endereçamento.
Assim ambientes concorrentes são programados através
de múltiplos processo e subprocessos.
Uma aplicação pode ser divida em diversos processos
separados.
Esta implementação consome diversos recursos do
sistema (tempo de CPU para alocar/desalocar).
Por estarem em processos diferentes com espaços de
endereçamento diferentes, a comunicação entre
processos é lenta e complexa.
Ambiente Monothread
Ambiente Monothread. Cada processo suporta unicamente um thread.
Ambiente Multithread
Não existe a ideia de programa associado a
processo, mas sim associado a thread.
Cada processo tem pelo menos um thread e
compartilha seu espaço de endereçamento com as
threads contidas no processo.
Um thread pode ser definido como um fluxo de um
programa que é executado concorrentemente ao
programa principal.
?
Vantagem: Diminuição do overhead de criação, troca e eliminação de
processos.
?
Ambiente Multithread
Threads compartilham processador e têm as mesmas
trocas de estados que um processo.
Cada thread possui seu próprio contexto de hardware.
Dentro de um processo, todas as threads deste
compartilhas o espaço de endereçamento e
contexto de software.
Threads são implementadas através do Bloco de
Controle de Threads (TCB – Thread Control Block).
O processo torna-se a unidade de alocação e os
threads unidades de escalonamento.
Ambiente Multithread
Ambiente Multithread
Programas com múltiplos threads são mais rápidos
do que os implementados com múltiplos processos.
Não existe proteção no acesso a memória por threads
do mesmo processo.
Em ambientes multithreads, um thread pode solicitar
um serviço remoto enquanto a aplicação realiza
outras tarefas sem ficar bloqueada.
Em quantidades grandes de threads/processo, pode
acorrer overhead.
Ambiente Multithread
Arquitetura Multithread
Para se beneficiar da arquitetura Multithread, a
aplicação deve garantir que partes diferentes do
seu código sejam executadas concorrentemente.
Threads podem ser oferecidas na forma:

Modo Usuário (fora do Kernel)

Modo Kernel

Modo Híbrido.
Arquitetura Multithread
Threads em Modo Usuário - TMU
São implementadas pela aplicação e não pelo Sistema
Operacional.
Necessita de uma biblioteca para gerenciar as threads.
(criar/destruir/escalonar).
O SO não sabe da existência da thread.
Vantagem de poder utilizar thread mesmo em SO que não dão
suporte.
Não permite que múltiplos threads de um mesmo processo
rodem paralelamente em múltiplas CPUs.
O sistema seleciona apenas processos e não threads.
Threads em Modo Kernel - TMK
São implementadas diretamente pelo kernel do
SO.
O SO pode escaloná-las individualmente.
Os threads de um mesmo processo podem ser
escalonados para rodar concorrentemente.
Baixo desempenho devido a várias alternâncias
entre estados (modo usuário para modo kernel).
Threads Modo usuário e modo
Kernel
Threads em Modo Híbrido
Une as vantagens dos modos usuário e Kernel.
Infelizmente também herda seus problemas.
O programador desenvolve a aplicação em termos de
TMU e especifica quantos TMK são associados ao
processo.
Os TMU são mapeados em TMK enquanto o processo
está sendo executado.
Quanto um TMK recebe uma chamada bloqueante,
todos os TMU mapeados nele serão bloqueados.
Threads em Modo Híbrido
Utilização de Arquitetura de Threads
Modo Usuário: Compaq Open VMS 6
Modo Kernel: Windows 2000, Unix, Linux, OpenVMS 7
Modo Híbrido: Sun Solaris.
POSIX Threads - PThreads
A criação de Threads e Unix e derivados, dentre
eles o Linux, pode ser feita através da
biblioteca Pthreads.
PThreads podem implementar threads em nível
de usuário, em nível de kernel ou híbrido.
Inclusão do header padrão da biblioteca Pthreads
#include <pthread.h>
POSIX Threads - PThreads
Funções básicas para criação e gerência Pthreads:
pthread_create();
pthread_exit();
pthread_join();
pthread_yield();
pthread_attr_init();
ptrhead_attr_destroy();