Hebras Sistemas Operativos

Hebras, SMP, y Microkernels
Capítulo 4

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Dos características de un proceso
• Propietario de Recursos
– un proceso incluye un espacio virtual de direcciones donde se almacena
la imagen del proceso.
– En un momento dado el SO puede asignar recursos al proceso

• Es planificado/ejecutado – sigue un camino de ejecución que
puede intercalarse con la ejecución de otros procesos. Así unproceso puede estar Running, Ready, etc.
• Estas dos características son tratadas independientemente por
el SO
– Entidad que se ejecuta/despacha es llamada hebra
– Entidad dueña de recursos es llamado proceso

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Procesamiento Multihebra
• La capacidad del SO de soportar múltiples hebras de ejecución
dentro de un proceso
• MS-DOS soporta sólo una hebra (y sólo un proceso)
• UNIXsoporta múltiples procesos de usuario, pero sólo una
hebra por proceso
• Windows, Solaris, Linux, Mach, y OS/2 soportan múltiples
hebra
• En este caso, el proceso es asociado con
– Un espacio virtual de direcciones que contiene la imagen del proceso
– Acceso protegido al procesador, otros procesos, archivos, etc.

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Una hebra posee
•
•
•
•
•

Un estado de ejecución (running,ready, etc.)
Un contexto de hebra, cuando no está ejecutándose
Un stack de ejecución
Almacenamiento estático de memoria para variables locales
Derecho a acceder la memoria y recursos del proceso al que
pertenece
– Todas la hebras de un proceso comparten esta propiedad

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• Todas la hebras de un proceso comparten los recursos de un proceso
• Cada hebra puede tener su propio estado, perocuando el proceso se suspende, todas
las hebras se suspenden. Cuando el proceso termina, todas la hebras terminan

• Cuando una hebra modifica un dato en memoria global, las otras
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hebras ven el resultado de la modificación

Beneficios de las hebras
• Demora menos crear y eleminar una hebra que un proceso
• Demora menos hacer cambio de contexto entre hebras de un
mismo proceso queentre dos procesos
• Ya que las hebras de un proceso comparten memoria y
archivos, ellas se pueden comunicar sin necesidad de invocar
rutinas del kernel

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Ejemplo de uso de hebras en un sistema
mono usuario multiprogramado
• Ejecución concurrente de tareas background y foreground:
– Ej cómputo y manejo de interface

• Procesamiento asíncrono
– Ej: Guarar periódicamente contenidos deeditor de texto

• Aumento velociad de ejecución
– Intercalar procesamiento con lectura de próximo job

• Estructura modular del programa

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Estados de una hebra
• Los estados típico son Running, Ready, y Blocked
• Cuando un proceso es suspendido (swap-out), todas las hebras
son suspendiadas
• Si una hebra es bloqueada (estado Blocked), ¿qué pasa con las
otras hebras del mismoproceso? (ver ejemplo que sigue)
• Operaciones típicas que involucran estados
– Spawn
• Un proceso
• Una hebra

– Block.
• Por ejemplo debido a I/O

– Unblock
– Término
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• RPC monohebra.

• RPC multihebra.

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Multi hebras en mono procesador

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Hebras nivel usuario versus nivel kernel
• Existen dos categorías generales de implementación de hebras:
nivel de usuario ynivel de kernel
• Nivel de usuario
– Toda la administración de las hebras la realiza la aplicación misma
(proceso) o por librerías de manejo de hebras
– El kernel no sabe que el proceso tiene varias hebras y planifica
(scheduled) el proceso no las hebras
– El kernel podría ser mono hebrado

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Hebras a nivel de usuario
• Ventajas
– Cambio de contexto no necesita privilegios delkernel y es más rápido
– Scheduling puede depender y ser específico a la aplicación
– Pueden ser implementadas en cualquier SO, y no requieren cambios al
kernel

• Desventajas
– Cuando una hebra se boquea, el proceso entero se bloquea
– Aunque exista varios procesadores, la hebras no podrían hacer uso de
ellos en forma paralela

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Hebras a nivel de kernel
• Toda la administración...