Реализации многопоточности. (Лекция 2)

Август 10, 2022

Главная
Информатика
Реализации многопоточности. (Лекция 2)

Содержание

2. Как можно реализовать многопоточность Пользовательские нити Системные нити Гибридная реализация (MxN)
3. Пользовательские нити Планировщик в пользовательском адресном пространстве + Не требует переделки ядра системы + Не требует
4. Примеры пользовательских нитей Fibers (волокна) в Win32 Не могут исполнять блокирующиеся системные вызовы Поэтому очень редко
5. Системные нити Для планирования используется системный планировщик - Нужна переделка планировщика и процедуры создания процессов -
6. Гибридная реализация (MxN) Требует наличия как системного, так и пользовательского планировщика Системный планировщик поддерживает M нитей
7. Гибридный планировщик + Имеет все преимущества системного планировщика + По идее, пользовательская нить должна быть дешевле
8. Гибридный планировщик в старых версиях Solaris Системные нити называются LWP (Light Weight Process – легковесный процесс)
9. Гибридный планировщик в Solaris (продолжение) Библиотека позволяет привязывать нити к определенному LWP (bound thread) Можно управлять
10. POSIX Threads в Linux В Linux в ядре 2.4 есть системные нити (clone(2)). Эти нити имеют
11. Сборка многопоточных программ В большинстве Unix-систем сборка многопоточных программ требует подключения библиотеки libpthread.so (cc -lpthread program.c
12. Еще о сборке (Solaris 10) В Solaris 10 библиотека libc.so содержит реализацию POSIX Thread library, т.е.
14. Скачать презентацию

Слайд 2

Как можно реализовать многопоточность
Пользовательские нити
Системные нити
Гибридная реализация (MxN)

Слайд 3

Пользовательские нити
Планировщик в пользовательском адресном пространстве
+ Не требует переделки ядра системы
+

Не требует дополнительных системных ресурсов
+ Легко реализовать
- Как быть с блокирующимися системными вызовами?
- Не может использовать несколько процессоров

Слайд 4

Примеры пользовательских нитей
Fibers (волокна) в Win32
Не могут исполнять блокирующиеся системные вызовы
Поэтому

очень редко используются
Задачи в Minix (когда Minix работает как задача полноценной Unix-системы)

Слайд 5

Системные нити
Для планирования используется системный планировщик
- Нужна переделка планировщика и процедуры

создания процессов
- Системные процессы считаются дорогим ресурсом (занимают память ядра)
+ Планировщик в ядре так или иначе уже есть
+ Нет проблемы блокирующихся системных вызовов
+ Можно использовать все процессоры в системе

Слайд 6

Гибридная реализация (MxN)
Требует наличия как системного, так и пользовательского планировщика
Системный планировщик

поддерживает M нитей на процесс.
Пользовательский планировщик поддерживает N нитей (N≥M)
Пользовательский планировщик распределяет пользовательские нити между системными нитями, подобно тому, как планировщик многозадачной ОС распределяет задания между процессорами

Слайд 7

Гибридный планировщик
+ Имеет все преимущества системного планировщика
+ По идее, пользовательская нить

должна быть дешевле (для нее не обязательно создается системная нить)
- Возникает лишняя сущность (пользовательский планировщик)
- Во многих реальных приложениях M растет и быстро достигает N

Слайд 8

Гибридный планировщик в старых версиях Solaris
Системные нити называются LWP (Light Weight

Process – легковесный процесс)
Системные нити подчинены процессу
Пользовательских нитей больше, чем системных (во всяком случае, в начале)
Когда все LWP садятся в блокирующиеся системные вызовы, система посылает сигнал SIGWAITING
Библиотека ловит SIGWAITING и может создать новый LWP

Слайд 9

Гибридный планировщик в Solaris (продолжение)
Библиотека позволяет привязывать нити к определенному LWP

(bound thread)
Можно управлять количеством LWP (set concurrency)
В POSIX Thread Library есть API позволяющие добиться того же эффекта (thread scope)
В Solaris 9 от этого отказались и перешли к системному планировщику (LWP на каждую пользовательскую нить)
Старые API остались, но их вызовы ничего не делают
SCO UnixWare, IBM AIX, HP HP/UX по прежнему поддерживают гибридный планировщик

Слайд 10

POSIX Threads в Linux
В Linux в ядре 2.4 есть системные нити

(clone(2)). Эти нити имеют собственный PID и собственную запись в таблице процессов
Linux поддерживает основные функции POSIX Thread API, но есть ряд несовместимостей
В Linux 2.6 была реализована т.наз. NPTL (Native POSIX Thread Library), более похожая на стандарт POSIX.
Linux 2.4 и 2.6 используют системные нити (одна системная нить на каждую пользовательскую)

Слайд 11

Сборка многопоточных программ
В большинстве Unix-систем сборка многопоточных программ требует подключения библиотеки

libpthread.so (cc -lpthread program.c …)
Также многие компиляторы рекомендуют использовать специальные ключи
-mt - Sun Studio C compiler
-threads или -pthread - GNU C (в зависимости от сборки)
У старых компиляторов ключ -mt мог подключать другую версию libc
У современных компиляторов ключ -mt отключает небезопасные оптимизации и определяет препроцессорные символы (_REENTRANT в Solaris)
Ряд стандартных include-файлов содержат директивы условной компиляции, использующие _REENTRANT, и заменяют некоторые небезопасные конструкции на более приемлемые для многопоточной программы

Слайд 12

Еще о сборке (Solaris 10)
В Solaris 10 библиотека libc.so содержит реализацию

POSIX Thread library, т.е. -lpthread указывать не надо
libpthread.so сохранена для совместимости со старыми сборочными скриптами

Реализации многопоточности. (Лекция 2)

Содержание

Как можно реализовать многопоточностьПользовательские нитиСистемные нитиГибридная реализация (MxN)

Пользовательские нитиПланировщик в пользовательском адресном пространстве+ Не требует переделки ядра системы+

Примеры пользовательских нитейFibers (волокна) в Win32Не могут исполнять блокирующиеся системные вызовыПоэтому

Системные нитиДля планирования используется системный планировщик- Нужна переделка планировщика и процедуры

Гибридная реализация (MxN)Требует наличия как системного, так и пользовательского планировщикаСистемный планировщик

Гибридный планировщик+ Имеет все преимущества системного планировщика+ По идее, пользовательская нить

Гибридный планировщик в старых версиях SolarisСистемные нити называются LWP (Light Weight

Гибридный планировщик в Solaris (продолжение)Библиотека позволяет привязывать нити к определенному LWP

POSIX Threads в LinuxВ Linux в ядре 2.4 есть системные нити

Сборка многопоточных программВ большинстве Unix-систем сборка многопоточных программ требует подключения библиотеки

Еще о сборке (Solaris 10)В Solaris 10 библиотека libc.so содержит реализацию

Похожие презентации