SO mod 4 Hilos 2013

Hilos

Módulo 4
Departamento de Informática
Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco

Hilos
Revisión
Modelos Multihilados
Librerías de Hilos
Aspectos sobre Hilos
Ejemplos de Sistemas Operativos
Hilos en Windows XP
Hilos en Linux

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Sistemas Operativos

Hilos

1

Objetivos
Introducir la noción de hilo
una unidad fundamental
de la utilización CPUque forma la base de los sistemas
de computación multihilados
Discutir las APIs para librerías de hilos Pthreads, Win32
y Java
Examinar aspectos relacionados a las programación
multihilos

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Sistemas Operativos

Hilos

Hilos
Un thread (o proceso de peso liviano) es una unidad básica
de utilización de CPU, consiste de:
contador de programa
conjunto de registros
espacio de stack
Unthread comparte con sus threads compañeros
(colectivamente conocidos como tarea o task) su:
seccion de código
sección de datos
recursos del SO.
Un proceso tradicional o peso pesado es igual a una tarea
con un solo thread.

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Sistemas Operativos

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2

Hilos
En una tarea con multithreads, mientras un thread servidor está
bloqueado y esperando, un segundo thread de la misma tareapuede estar corriendo.
Cooperación de múltiple threads en una misma tarea ofrece alto
procesamiento total y mejora el rendimiento.
Aplicaciones que requieren compartir un buffer común (p.e.,
productor-consumidor) se benefician con la utilización de
threads.
Los threads proveen un mecanismo que permite a procesos
secuenciales hacer llamadas al sistema bloqueantes mientras
que también lograparalelismo.

Sistemas Operativos

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Hilos

Procesos Mono y Multihilos

hilo

hilo

Proceso mono hilado

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Proceso multihilado

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3

Beneficios
Capacidad de Respuesta
En una aplicación interactiva, mientras atiende al usuario otro
thread esta procesando.
Compartir Recursos
Dado que los threads dentro de un mismo proceso comparten
memoria yarchivos, pueden comunicarse unos con otros sin
invocar al kernel
Economía
Toma menos tiempo crear un nuevo thread que un proceso
Menos tiempo terminar un thread que un proceso
Menos tiempo en conmutar entre dos threads dentro del
mismo proceso (5 veces)
Utilización de Arquitecturas Multiprocesador: aumenta paralelismo

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Sistemas Operativos

Hilos

Programación Multicore
Los sistemasmulticore ponen presión sobre los
programadores, estos desafios incluyen:
Dividir el programa en actividades que sean
paralelas
Balance (como distribuir la ejecución)
Partición de datos
Dependencia de los datos
Verificación y depuración

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Hilos

4

Arquitectura de Servidor Multihilado

(2) crea un nuevo
hilo para servir el
requerimiento

requerimiento

clienteservidor

hilo

(3) Reinicia la escucha
por requerimiento
adicional de los clientes

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Ejecución Concurrente sobre un Sistema monocore

tiemp
o

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5

Ejecución Paralela sobre un Sistema Multicore

tiempo

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Hilos

Funcionalidad de los Hilos
Estado de los hilos: ejecutando,listo y bloqueado
Operaciones básicas

cambio de estado del hilo

Creación
Bloqueo ¿implica el bloqueo del proceso completo?
Desbloqueo
Finalización
Sincronización de hilos
es necesario utilizar técnicas
para que no interfieran entre ellos. Las mismas que en
los procesos.

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Sistemas Operativos

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6

Hilos a Nivel de Usuario
Gestión de hilos realizada por librerías a nivel deusuario
Crear/destruir
Paso de mensajes y datos entre threads
Planificar la ejecución
Salvar y restaurar contexto
Tres librerías primarias:
POSIX Pthreads
Win32 threads
Java threads

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Sistemas Operativos

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Hilos a Nivel de Usuario

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Sistemas Operativos

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7

Hilos a Nivel de Usuario
Ventajas ULT vs KLT
Un cambio de hilo no requiere cambio de modo...