Antonino Mazzeo » 21.Esercitazione: Posix Threads

Sommario

• Introduzione
• Processi e Thread
• Modelli di programmazione multithread
• PThreads APIs

Introduzione

• Un thread, o processo leggero, è un flusso di controllo sequenziale di un programma.
• La coppia processo+threads realizza la separazione tra concorrenza e protezione.
• Nei sistemi Unix, un thread:
  • Esiste all’interno di un processo e usa le sue risorse
  • Possiede il suo flusso di controllo indipendente
  • Può condividere le risorse del processo con altri thread, che eseguono in maniera indipendente o dipendente
• Dal punto di vista di un programmatore, un thread può essere visto come una procedura che viene eseguita indipendentemente dal programma principale.

PThreads

• Breve storia:
  • Diverse librerie proprietarie per la gestione dei thread implementate da diversi produttori di hardware;
  • Forte eterogeneità tra le varie librerie.
  • Bisogno di un interfaccia standard.
  • Per i sistemi UNIX tale interfaccia fu specificata nel 1995 con lo standard IEEE POSIX 1003.1c (PThreads).
• I PThreads sono stati definiti come un insieme di tipi e procedure implementate in C
• Sono composti da un file pthread.h e una libreria
• PThread APIs: Gestione dei Thread, Gestione dei Mutex, Gestione delle Condition Variables

PThread APIs: Gestione dei Thread

• Creazione di un Thread
  • pthread_create (thread,attr,start_r,arg)
• Terminazione di un Thread
  • Un thread può terminare per diversi motivi; la starting routine termina la sua esecuzione; il thread chiama la pthread_exit(); il thread è cancellato da un altro thread con pthread_cancel(); l’intero processo termina.
    • pthread_exit (status)
  • Usata per terminare un thread esplicitamente.
• Join: è un modo per sincronizzare più thread
• La chiamata pthread_join(threadId, status) blocca il chiamante finché il thread threadId specificato non termina

PThread APIs: Gestione di Mutex

• pthread_mutex_init (mutex,attr)
  • Crea un nuovo mutex e lo inizializza come “sbloccato” (unlocked).
• pthread_mutex_destroy (mutex)
  • Distrugge un mutex che non serve più.
• pthread_mutex_lock (mutex)
  • Un thread invoca la lock su un mutex per acquisire l’accesso in mutua esclusione alla sezione critica. Se il mutex è già acquisito da un altro thread, il chiamante si blocca in attesa di un unlock.
• pthread_mutex_trylock (mutex)
  • Analoga alla lock, ma non bloccante. Se il mutex è già acquisito, ritorna immediatamente con un codice di errore EBUSY.
• pthread_mutex_unlock (mutex)
  • Un thread invoca la unlock su un mutex per rilasciare la sezione critica, consentendo l’accesso ad un altro thread

Condition Variables (CV)

• Rappresentano ancora un altro mezzo di sincronizzazione, oltre che i Join e i mutex
• La sincronizzazione con CV si basa sui valori correnti dei dati
• Vanno usate in congiunzione con un mutex (costrutto Monitor)
• pthread_cond_init (condition,attr)
  • Crea una nuova CV e lo inizializza come “sbloccato” (unlocked).
• pthread_cond_destroy (condition)
  • Distrugge una CV che non serve più.
• pthread_cond_wait (condition,mutex)
  • Blocca il thread chiamante finché non si invoca la signal sulla CV specificata.
• pthread_cond_signal (condition)
  • Serve a risvegliare un thread precedentemente bloccato sulla CV.

Prossima lezione

Gestione della memoria