Differences
This shows you the differences between two versions of the page.
|
so:cursuri:curs-08 [2015/05/06 08:48] stefan_gabriel.mirea [Creare de thread-uri și spațiul de adresă] |
so:cursuri:curs-08 [2019/04/10 23:07] (current) razvan.deaconescu [Utilitate apeluri reentrante] |
||
|---|---|---|---|
| Line 1: | Line 1: | ||
| ====== Curs 08 - Fire de execuție ====== | ====== Curs 08 - Fire de execuție ====== | ||
| - | |||
| - | <html> | ||
| - | <iframe src="http://prezi.com/embed/3noq9rp6p95k/?bgcolor=ffffff&lock_to_path=0&autoplay=0&autohide_ctrls=0&features=undefined&disabled_features=undefined" width="550" height="400" frameBorder="0"></iframe> | ||
| - | </html> | ||
| * [[http://prezi.com/3noq9rp6p95k/curs-8-so/?kw=view-3noq9rp6p95k&rc=ref-31844697 | Curs 08 - Fire de execuție (vizualizare Prezi)]] | * [[http://prezi.com/3noq9rp6p95k/curs-8-so/?kw=view-3noq9rp6p95k&rc=ref-31844697 | Curs 08 - Fire de execuție (vizualizare Prezi)]] | ||
| * [[http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/SO_Curs-08.pdf | Curs 08 - Fire de execuție (PDF)]] | * [[http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/SO_Curs-08.pdf | Curs 08 - Fire de execuție (PDF)]] | ||
| + | |||
| + | * [[https://drive.google.com/open?id=1oXIYiGsEYUNviw2BJ27XFzJnIDcKg7H_MxcY0ifnMJA|Notițe de curs]] | ||
| * Suport curs | * Suport curs | ||
| - | * Operating Systems Concepts | + | * Operating Systems Concepts Essentials |
| * Capitolul 4 - Threads | * Capitolul 4 - Threads | ||
| * Modern Operating Systems | * Modern Operating Systems | ||
| Line 19: | Line 17: | ||
| * Capitolul 7 - Threads and Scheduling | * Capitolul 7 - Threads and Scheduling | ||
| * Capitolul 8 - Thread Synchronization | * Capitolul 8 - Thread Synchronization | ||
| + | |||
| + | <html> | ||
| + | <center> | ||
| + | <iframe src="https://prezi.com/embed/3noq9rp6p95k/?bgcolor=ffffff&lock_to_path=0&autoplay=0&autohide_ctrls=0&features=undefined&disabled_features=undefined" width="550" height="400" frameBorder="0"></iframe> | ||
| + | </center> | ||
| + | </html> | ||
| ===== Demo-uri ===== | ===== Demo-uri ===== | ||
| Line 73: | Line 77: | ||
| ==== Partajare informație între procese și thread-uri ==== | ==== Partajare informație între procese și thread-uri ==== | ||
| - | Ne propunem să investigăm modul în care thread-urile partajează datele, iar procesele nu. Pentru aceasta accesăm subdirectorul ''creation-time/''; urmărim conținutul fișierelor ''process.c'' și ''thread.c''. În ambele fișiere se incrementează o variabilă globală (''data_var'') în cadrul unui proces nou și într-un thread nou. Variabila globală este inițializată la ''0''. | + | Ne propunem să investigăm modul în care thread-urile partajează datele, iar procesele nu. Pentru aceasta accesăm subdirectorul ''shared-data/''; urmărim conținutul fișierelor ''process.c'' și ''thread.c''. În ambele fișiere se incrementează o variabilă globală (''data_var'') în cadrul unui proces nou și într-un thread nou. Variabila globală este inițializată la ''0''. |
| Compilăm cele două programe folosind ''make''. Rezultă două fișiere în format executabil: process și thread. | Compilăm cele două programe folosind ''make''. Rezultă două fișiere în format executabil: process și thread. | ||
| Line 86: | Line 90: | ||
| </code> | </code> | ||
| - | Observăm că procesele au o secțiune de date proprie; fiecare incrementare s-a făcut de la ''0'' la ''1''. Thread-urile (aceluiași proces) partajează însă secțiunea de date. În acest caz un thread-ul nou creat incrementează variabila de la ''0'' la ''1'', pe când thread-ul inițial incrementează variabila de la ''1'' la ''2''. | + | Observăm că procesele au o secțiune de date proprie; fiecare incrementare s-a făcut de la ''0'' la ''1''. Thread-urile (aceluiași proces) partajează însă secțiunea de date. În acest caz thread-ul nou creat incrementează variabila de la ''0'' la ''1'', pe când thread-ul inițial incrementează variabila de la ''1'' la ''2''. |
| ==== Stiva unui thread în spațiul de adresă ==== | ==== Stiva unui thread în spațiul de adresă ==== | ||
| - | Ne propunem să urmărim seperația efectivă a stivelor thread-urilor aceluiași proces. Pentru aceasta accesăm subdirectorul ''stack-access/''; urmărim conținutul fișierului ''stack-access.c''. În cadrul fișierului se creează două thread-uri una care citește și alta care scrie într-o variabilă. | + | Ne propunem să urmărim separația efectivă a stivelor thread-urilor aceluiași proces. Pentru aceasta accesăm subdirectorul ''stack-access/''; urmărim conținutul fișierului ''stack-access.c''. În cadrul fișierului se creează două thread-uri, unul care citește și altul care scrie într-o variabilă. |
| Programul este făcut în așa fel încât să se întâmple următoarea secvență: | Programul este făcut în așa fel încât să se întâmple următoarea secvență: | ||
| Line 115: | Line 119: | ||
| </code> | </code> | ||
| - | Observăm că, la final, thread-ul reader a afișat valoarea variabilei locale (de pe stiva sa) ''local_var'' iar valoarea acesteia este ''0x22222222'', valoare stabilită de thread-ul writer. Thread-ul writer a reușit să scrie în stiva thread-ului reader. Acest lucru este posibil pentru că thread-urile partajează spațiul de adrese al procesului din care fac parte; deși fiecare thread are stiva sa, accesul unui thread la stiva altuia nu este protejat de sistemul de operare; ambele stivei se găsesc în același spațiu de adresă și orice thread le poate modifica pe oricare dintre ele. | + | Observăm că, la final, thread-ul reader a afișat valoarea variabilei locale (de pe stiva sa) ''local_var'' iar valoarea acesteia este ''0x22222222'', valoare stabilită de thread-ul writer. Thread-ul writer a reușit să scrie în stiva thread-ului reader. Acest lucru este posibil pentru că thread-urile partajează spațiul de adrese al procesului din care fac parte; deși fiecare thread are stiva sa, accesul unui thread la stiva altuia nu este protejat de sistemul de operare; ambele stive se găsesc în același spațiu de adresă și orice thread le poate modifica pe oricare dintre ele. |
| ==== Utilitate apeluri reentrante ==== | ==== Utilitate apeluri reentrante ==== | ||
| Line 135: | Line 139: | ||
| [...] 4992000 Apr 8 00:48 out-ok | [...] 4992000 Apr 8 00:48 out-ok | ||
| </code> | </code> | ||
| - | Observăm că fișierul de ieșire în cazul executabilului cu varianta nereentrantă are dimensiunea mai mică, deci absența reentranței a cauzat incoerența datelor obținute. | + | Observăm că fișierul de ieșire în cazul executabilului cu varianta nereentrantă are dimensiunea mai mică, deci absența reentranței a cauzat incoerența datelor obținute. Acest lucru se întâmplă întrucât, în momentul în care un thread folosește funcția ''printf'' pentru a afișa bufferul ''str_time[i]'' un alt thread îl poate modifica chiar în acel moment, iar datele devin incoerente. |
| Dacă folosim comanda ''file'' vom vedea că se raportează că fișierul ''out'' este conținut binar, încă o dovadă a incoerenței informațiilor furnizate:<code bash> | Dacă folosim comanda ''file'' vom vedea că se raportează că fișierul ''out'' este conținut binar, încă o dovadă a incoerenței informațiilor furnizate:<code bash> | ||
| Line 145: | Line 149: | ||
| În cazul folosirii programelor cu thread-uri, trebuie folosite versiunile reentrante ale funcțiilor de bibliotecă. | În cazul folosirii programelor cu thread-uri, trebuie folosite versiunile reentrante ale funcțiilor de bibliotecă. | ||
| + | |||
| + | ==== Implementare de thread-uri în Java și Python ==== | ||
| + | |||
| + | În Java și Python implementările de thread-uri sunt cu suport din partea sistemului de operare. Adică o operație de creare a unui thread rezultă în crearea unui thread în kernel space (kernel-level threads). | ||
| + | |||
| + | Pentru a verifica acest lucru accesăm subdirectorul ''lang/'' unde avem fișierul sursă ''MultithreadingTest.java'' și ''threading_demo.py''. Pentru a compila fișierul ''MultithreadingTest.java'' folosim comanda ''make''. | ||
| + | |||
| + | Rularea ambelor programe duce la crearea de a câte unui thread în momentul apăsării tastei ''ENTER''. Pentru Java rulăm comanda: | ||
| + | <code> | ||
| + | $ java MultithreadingTest | ||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | |||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | Thread 12 is running | ||
| + | |||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | Thread 13 is running | ||
| + | |||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | Thread 14 is running | ||
| + | |||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | Thread 15 is running | ||
| + | [...] | ||
| + | </code> | ||
| + | Durează ''SLEEP_TIME'' secunde ca thread-urile să își încheie execuția. | ||
| + | |||
| + | Pentru Python rulăm: | ||
| + | <code> | ||
| + | $ python threading_demo.py | ||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | |||
| + | Thread 140481023772416 is runningPress ENTER to create new thread ... | ||
| + | |||
| + | |||
| + | Thread 140481015379712 is running | ||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | |||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | Thread 140481006987008 is running | ||
| + | |||
| + | Thread 140480796948224 is running | ||
| + | Press ENTER to create new thread ... | ||
| + | [...] | ||
| + | </code> | ||
| + | La fel, durează ''SLEEP_TIME'' secunde ca thread-urile să își încheie execuția. | ||
| + | |||
| + | Pentru a verifica faptul că sunt într-adevăr create thread-uri noi rulăm în altă terminal comenzile de mai jos pentru Java: | ||
| + | <code> | ||
| + | $ ps -efL | grep Multithreading | wc -l | ||
| + | 35 | ||
| + | $ ps -efL | grep Multithreading | wc -l | ||
| + | 36 | ||
| + | $ ps -efL | grep Multithreading | wc -l | ||
| + | 37 | ||
| + | $ ps -efL | grep Multithreading | wc -l | ||
| + | 43 | ||
| + | </code> | ||
| + | Observăm creșterea numărului de thread-uri pe măsură ce le creăm folosind opțiunea ''-L'' a comenzii ''ps'' (pentru //lightweight process//). | ||
| + | |||
| + | La fel procedăm și pentru Python: | ||
| + | <code> | ||
| + | $ ps -efL | grep threading_demo | wc -l | ||
| + | 2 | ||
| + | $ ps -efL | grep threading_demo | wc -l | ||
| + | 4 | ||
| + | $ ps -efL | grep threading_demo | wc -l | ||
| + | 8 | ||
| + | </code> | ||
| + | |||
| + | De avut în vedere că în Python, deși thread-urile au suport în kernel și au potențialul de a rula simultan, nu vor face aceste lucru din cauza unui lock global din interpretorul Python numit GIL ([[https://wiki.python.org/moin/GlobalInterpreterLock|Global Interpreter Lock]]). Este vorba de CPython, intepretorul de referință Python. IronPython nu are GIL și poate rula cu adevărat în paralel thread-uri cu suport de la nivelul nucleului. | ||
