Hebras, SMP

10-11-2013

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 otrosprocesos. Así un
proceso 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)
• UNIX soporta 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, pero cuando 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

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Beneficios de las hebras
• Demora menos crear y eleminar una hebra que un proceso
• Demora menoshacer cambio de contexto entre hebras de un
mismo proceso que entre 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 de editor 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 unahebra es bloqueada (estado Blocked), ¿qué pasa con las
otras hebras del mismo proceso? (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 versusnivel kernel
• Existen dos categorías generales de implementación de hebras:
nivel de usuario y nivel 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 hebrado12

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Hebras a nivel de usuario
• Ventajas
– Cambio de contexto no necesita privilegios del kernel 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,...