Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009Operating System Concepts – 8 th Edition Chapter 4: Threads

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Chapter 4: Threads

4.2 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009Operating System Concepts – 8th Edition

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


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


Processos mono e multithreads


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


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?

Como depurar o processo, se existem múltiplos caminhos de execução?


Arquitetura de Servidor Multithreaded


Execução concorrente em um sistema com único core


Execução paralela em um sistema multicore


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


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


Modelos multithreads

Muitos para um

Um para um

Muitos para muitos


Muitos para um

Diversos threads de usuário mapeados em um único thread de kernel


Um para um

Cada thread de usuário mapeado em um thread de kernel


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


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


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)


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.





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



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


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


Exercícios

Lista 2 já disponível!

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