Técnico Superior en Programación

Introducción a los Hilos (Threads)
Muchos S. O. distribuidos soportan múltiples hilos de control dentro de un proceso que :
• Comparten un único espacio de direcciones.
• Se ejecutan quasi - paralelamente como si fueran procesos independientes.
Ej.: servidor de archivos que debe bloquearse ocasionalmente en espera de acceso al disco:
• Si tiene varios hilos de control podría ejecutar unsegundo hilo mientras el primero espera:
o El resultado sería mejor rendimiento y desempeño.
o No se logra esto con procesos servidores independientes puesto que deben compartir un buffer caché común y deben estar en el mismo espacio de direcciones.
En muchos sentidos los hilos son como miniprocesos:
• Cada hilo:
o Se ejecuta en forma estrictamente secuencial.
o Tiene su propiocontador de programa y una pila para llevar un registro de su posición.
• Los hilos comparten la cpu de la misma forma que lo hacen los procesos:
o Secuencialmente, en tiempo compartido.
• Solo en un multiprocesador se pueden ejecutar realmente en paralelo.
• Los hilos pueden crear hilos hijos.
• Mientras un hilo está bloqueado se puede ejecutar otro hilo del mismo proceso.
Los distintoshilos de un proceso comparten un espacio de direcciones, el conjunto de archivos abiertos, los procesos hijos, cronómetros, señales, etc.
Los hilos pueden tener distintos estados: en ejecución, bloqueado, listo, terminado.
Uso de Hilos
Los hilos permiten la combinación del paralelismo con la ejecución secuencial y el bloqueo de las llamadas al sistema
Consideramos el ejemplo del servidor dearchivos con sus posibles organizaciones para muchos hilos de ejecución.
Iniciamos con el modelo servidor / trabajador:
• Un hilo, el servidor, lee las solicitudes de trabajo en el buzón del sistema.
• Elige a un hilo trabajador inactivo (bloqueado) y le envía la solicitud, despertándolo.
• El hilo trabajador verifica si puede satisfacer la solicitud por medio del bloque caché compartido, alque tienen acceso todos los hilos.
• Si no envía un mensaje al disco para obtener el bloque necesario y se duerme esperando el fin de la operación.
• Se llama:
o Al planificador y se inicializa otro hilo, que tal vez sea el servidor, para pedir más trabajo; o.
o A otro trabajador listo para realizar un trabajo.
Los hilos ganan un desempeño considerable pero cada uno de ellos se programaen forma secuencial.
Otro modelo es el de equipo:
• Todos los hilos son iguales y cada uno obtiene y procesa sus propias solicitudes.
• No hay servidor.
• Se utiliza una cola de trabajo que contiene todos los trabajos pendientes, que son trabajos que los hilos no han podido manejar.
• Un hilo debe verificar primero la cola de trabajo antes de buscar en el buzón del sistema.
Un tercermodelo es el de entubamiento (pipeline):
• El primer hilo genera ciertos datos y los transfiere al siguiente para su procesamiento.
• Los datos pasan de hilo en hilo y en cada etapa se lleva a cabo cierto procesamiento.
Un programa diseñado adecuadamente y que utilice hilos debe funcionar bien:
• En una única cpu con hilos compartidos.
• En un verdadero multiprocesador.
Aspectos delDiseño de un Paquete de Hilos
Un conjunto de primitivas relacionadas con los hilos (ej.: llamadas a biblioteca) disponibles para los usuarios se llama un “paquete de hilos” .
Respecto del manejo de los hilos se tienen hilos estáticos e hilos dinámicos.
En un diseño estático:
• Se elige el número de hilos al escribir el programa o durante su compilación.
• Cada uno de ellos tiene asociadauna pila fija.
• Se logra simplicidad pero también inflexibilidad.
En un diseño dinámico:
• Se permite la creación y destrucción de los hilos durante la ejecución.
• La llamada para la creación de hilos determina:
o El programa principal del hilo.
o Un tamaño de pila.
o Una prioridad de planificación, etc.
• La llamada generalmente regresa un identificador de hilo:
o Se usará en...