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Threads et Lightweight ProcessesThreads et Lightweight Processes
Chapitre 5Chapitre 5
En français on utilise parfois ‘flots’ ou ‘fils’ pour ‘threads’.
Votre manuel préfère le mot anglais thread:
terminologie Java
http://w3.uqo.ca/luigi/http://w3.uqo.ca/luigi/
Ch.5 2
Concepts importants du Chap. 5Concepts importants du Chap. 5
Threads et processus: différence
Threads de noyau et d’usager: relations
LWP: lightweight processes, threads légers
Ch.5 3
Flots = threads = lightweight processesFlots = threads = lightweight processes
Processus: programme en exécution Chaque processus a ses variables et fichiers
indépendants des autres processus Un thread est une subdivision d`un processus
Un fil de contrôle dans un processus Les différents threads d’un processus partagent
les variables et les ressources d’un processus lorsqu’un thread modifie une variable (non locale à
lui), tous les autres threads voient la modification un fichier ouvert par un thread est accessible aux
autres threads (du même processus)
Processus à un thread et à plusieurs threadsProcessus à un thread et à plusieurs threads
Ch.5 4
En commun
Séparés
Ch.5 5
ExempleExemple
Le processus MS-Word peut impliquer plusieurs threads: Interaction avec le clavier Rangement de caractères sur la page Sauvegarde régulière du travail fait Contrôle orthographe Etc.
Ces threads partagent tous le même fichier .doc et autres données
Ch.5 6
Threads et processus Threads et processus [Stallings][Stallings]
Ch.5 7
ProcessusProcessus
Possède sa mémoire, ses fichiers, ses ressources, etc.
Accès protégé à la mémoire, fichiers, ressources d’autres processus
Ch.5 8
ThreadThread
Possède un état d’exécution (prêt, bloqué…) Possède sa pile et un espace privé pour
variables locales A accès à l’espace adressable, fichiers et
ressources du processus auquel il appartient En commun avec les autres threads du même
proc
Ch.5 9
Pourquoi les threadsPourquoi les threads
Reactivité: un processus peut être subdivisé en plusieurs threads, L’un peut exécuter tant que l’autre est bloqué
Utilisation de multiprocesseurs: les threads peuvent exécuter en parallèle sur des UCT différentes
Ch.5 10
La commutation entre threads est moins La commutation entre threads est moins dispendieuse que la commutation entre dispendieuse que la commutation entre processusprocessus
Un processus possède mémoire, fichiers, autres ressources
Changer d`un processus à un autre implique sauvegarder et rétablir l’état de tout ça
Changer d’un thread à un autre dans le même proc est bien plus simple, implique sauvegarder seulement les registres de l’UCT, la pile du thread, les vars locales du thread
Ch.5 11
La communication aussi est moins La communication aussi est moins dispendieuse entre threads qu’entre processusdispendieuse entre threads qu’entre processus
Étant donné que les threads partagent leur mémoire, la communication entre threads dans un même
processus est plus efficace que la communication entre processus
elle utilise les variables qui sont en commun entre threads
Ch.5 12
La création et terminaison sont moins La création et terminaison sont moins dispendieusesdispendieuses
La création et terminaison de nouveaux threads dans un processus existant sont aussi moins dispendieuses que la création ou terminaison d’un processus
Ch.5 13
Threads de noyau (kernel) et d’utilisateurThreads de noyau (kernel) et d’utilisateur
Où implémenter les threads:
Dans les bibliothèques d’usager contrôlés par l’usager
Dans le noyau du SE: contrôlés par le noyau
Solutions mixtes
Ch.5 14
Threads d’utilisateur et de noyau Threads d’utilisateur et de noyau (kernel)(kernel)
Threads de noyau: supportés directement par le noyau du SE (Windows, Solaris)
les ops sur les threads sont des appels au système le noyau est capable de gérer directement les états des threads Il peut affecter différents threads à différentes UCTs
Threads d’utilisateur: supportés par des bibliothèques d’usager ou le langage de prog (p.ex Java)
les ops sur les threads ne demandent pas des appels du système sont gérées par le système d’exécution du langage de
programmation (p.ex. Java) le noyau ne peut pas les gérer directement
Ch.5 15
Solutions mixtes: threads utilisateur et noyauSolutions mixtes: threads utilisateur et noyau
Relation entre threads utilisateur et threads noyau plusieurs à un un à un plusieurs à plusieurs
Nous devons prendre en considération plusieurs niveaux: Processus Thread usager Thread noyau Processeur (UCT)
Ch.5 16
Plusieurs threads utilisateur pour un thread noyau:Plusieurs threads utilisateur pour un thread noyau:l’usager contrôle les threadsl’usager contrôle les threads
Le SE ne connaît pas les threads utilisateur v. avantages et désavantages mentionnés avant
noyau
usager
Ch.5 17
Un vers un: Un vers un: le SE contrôle les threadsle SE contrôle les threads
Les ops sur les threads sont des appels du système
Permet à un autre thread d’exécuter lorsqu’un thread exécute un appel de système bloquant
noyau
usager
Ch.5 18
Plusieurs à plusieurs: solution mixtePlusieurs à plusieurs: solution mixte
Flexibilité pour l’usager d’utiliser la technique qu’il préfère Si un thread utilisateur bloque, son thread noyau peut être affecté à un autre
utilisateur Si plus. UCT sont disponibles, plus. threads noyau peuvent exécuter en même temps
noyau
usager
Ch.5 19
Threads dans Solaris 2 Threads dans Solaris 2 (une version de Unix)(une version de Unix)
Plusieurs à plusieurs, usager et noyau
Tâche = processus
Ch.5 20
Processus légers (lightweight, LWP)Processus légers (lightweight, LWP) Implémentent le concept d’UCT
virtuelle, pouvant exécuter des threads niveau usager
Il y a un thread noyau pour chaque LWP, chaque LWP est lié à son propre thread noyau
Si un thread noyau bloque, ses LWPs et ses threads usagers bloquent aussi
Chaque processus doit être affecté au moins à un LWP
La bibliothèque des threads exécute les threads utilisateur sur les LWP disponibles
Seulement les threads usager qui sont associés à un LWP peuvent exécuter, les autres sont bloqués similarité avec ordonnancement UCT
UCT
Revenons aux deux méthodes d’E/SRevenons aux deux méthodes d’E/S
La méthode (a) d’attente sur E/S est conceptuellement la plus simple
Nous pouvons travailler avec la méthode (a) si nous avons assez d’UCT, qui peuvent rester bloquées dans les E/S
Le SE peut créer un nombre arbitraire de LWP
Ch.5 21
Plutôt génial …Plutôt génial …
Par rapport aux LWP, nous utilisons ici la méthode d’E/S (a): Le LWP attend le complètement de l’E/S
Mais par rapport à l’UCT réelle, nous utilisons la méthode (b) Dans l’attente l’UCT est allouée à un autre LWP,
s’il y en a
Ch.5 22
Ch.5 23
Utilisation des LWPUtilisation des LWP
Quand un thread usager fait un appel au SE, p.ex. E/S, on crée un nouveau LWP pour s’occuper de cette opération le premier LWP peut continuer l’exécution du thread
Il y a besoin d’un LWP pour chaque thread qui peut devenir bloqué pour un appel de système un programme qui ne fait qu’exécuter sur l’UCT a
besoin d’un seul thread s ’il y a 5 demandes d’E/S en même temps, 5 LWP
nous permettent de les lancer (virtuellement) en même temps
s`il y a seul. 4 LWP, une des demandes d ’E/S doit attendre qu’un LWP devienne libre ou soit créé
Ch.5 24
Exécution des LWPExécution des LWP
Les threads de noyau qui implémentent les LWP exécutent sur les UCT qui deviennent disponibles
Si un thread noyau se bloque, son LWP se bloque aussi, mais un processus (tâche) peut en obtenir un autre, ou un
nouveau LWP peut être créé Si un LWP devient bloqué, l’UCT qui l’exécute peut être
affectée à un autre thread
Ch.5 25
Structures de données: SolarisStructures de données: Solaris
Une tâche=processus Solaris peut être associée à plusieurs LWP
Un LWP contient un ensemble de registres, les vars locales etc.
PCB du proc
Données pour chaque LWP dans le proc principal
Ch.5 26
Dans les sessions exercices, vous verrez Dans les sessions exercices, vous verrez comment Java implémente les threads vous comment Java implémente les threads vous cachant tous ces mécanismes cachant tous ces mécanismes
Ch.5 27
Concepts importants du Chap. 5Concepts importants du Chap. 5
threads et processus: différence
threads de noyau et d’usager: relations
LWP: lightweight processes, processus légers
Implémentation utilisant UCT physiques
Ch.5 28
Quoi étudier dans le manuelQuoi étudier dans le manuel
En classe, nous avons vu seulement 5.1- 5.2 et 5.3.6
5.3.1 jusqu’à 5.3.5 sont utiles pour mieux comprendre mais pas matière d’examen
5.4 et 5.5 sont intéressants mais ils ne sont pas matière d’examen
Pendant les sessions exercices vous verrez 5.6 et suivants