html5-img
1 / 70

Aplicaciones Multi-Threads-I

Aplicaciones Multi-Threads-I. Ernesto Cuadros -V argas ecuadros@spc.org.pe Sociedad Peruana de Computación Perú. Organización de la presentación. Conceptos Básicos; Operaciones con hebras; Tipos de hebras; Comunicación entre hebras; Fibras; Otros puntos importantes; DEMOS;

noma
Télécharger la présentation

Aplicaciones Multi-Threads-I

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Aplicaciones Multi-Threads-I ErnestoCuadros-Vargas ecuadros@spc.org.pe Sociedad Peruana de Computación Perú

  2. Organización de la presentación • Conceptos Básicos; • Operaciones con hebras; • Tipos de hebras; • Comunicación entre hebras; • Fibras; • Otros puntos importantes; • DEMOS; • Sugerencias y conclusiones. Aplicaciones Multi-Hebras

  3. Conceptos básicos • programa • programa = algoritmos + ED; • proceso • abstracción de un programa en ejecución; • hebras o threads • secuencia de ejecución de un proceso; Aplicaciones Multi-Hebras

  4. Programa-Proceso-Hebra Memoria Aplicaciones Multi-Hebras 011011111010 cargador

  5. Programación Multi-Threads • crear programas capaces de ejecutar más de una tarea en paralelo; • las hebras pueden estar en el mismo proceso; • estamos preparados para aprovechar mas de un procesador. Aplicaciones Multi-Hebras

  6. Origen de las hebras Proceso 1 Aplicaciones Multi-Hebras Tiempo

  7. Origen de las hebras (cont) Aplicaciones Multi-Hebras P1 P2 Tiempo

  8. Algunos ejemplos • manejadores de Bases de Datos; • servidores de Web; • servidores de FTP; • grabación en segundo plano (ej. Word); • compilación sin parar la edición, etc; • nuestra vida diaria (trabajo en grupo, tareas en paralelo). Aplicaciones Multi-Hebras

  9. Evolución • sistemas monotareas vs.sistemas multitasking • programas ST vsprogramas MT Aplicaciones Multi-Hebras

  10. Ventajas • mayor aprovechamiento de la capacidad ociosa del procesador; • podemos aprovechar mas de un procesador; • mayor paralelismo; • menor tiempo de respuesta que en forma secuencial, etc. Aplicaciones Multi-Hebras

  11. Desventajas • mayor complejidad; • mayor cantidad de recursos necesarios (memoria, etc); • política de planificación de procesos. Aplicaciones Multi-Hebras

  12. Cuándo usar MT ? • cuando mi programa presenta bloques independientes; • cuando tengo una pérdida de tiempo considerable por operaciones de I/O; • NÚMERO DE PROCESADORES. Aplicaciones Multi-Hebras

  13. Transicion de ST a MT • las hebras de ejecutan independientes unas de las otras  Problemas ! • sincronización • en el mismo proceso (sibling Threads); • en procesos diferentes. Aplicaciones Multi-Hebras

  14. Planificador de procesos (Scheduler) Aplicaciones Multi-Hebras Corriendo (Running) 3 1 2 Bloqueado (Blocked) Listos (Ready) 4

  15. Scheduler para 2 procesadores P3 P8 Aplicaciones Multi-Hebras Corriendo (Running) Bloqueado (Blocked) Listos (Ready) P2 P1 P5 P7 P6 P4

  16. Proceso vs Hebra • una pila (Stack); • entrada en el Scheduler; • registros de la CPU; • program counter, etc. • archivos abiertos; • variables globales; • memoria asignada dinamicamente, etc. Aplicaciones Multi-Hebras

  17. Necesidad de Sincronización Ejemplos utilizando en la plataforma Win32 Aplicaciones Multi-Hebras

  18. Problemas relacionados a la programación MT • Atomicidad; • Exclusión mutua: • pedir un recurso, • liberar el recurso • Race Conditions: • Un bug que depende del orden en el que se ejecuten dos o más tareas independientes Aplicaciones Multi-Hebras

  19. Atomicidad y exclusión mutua Aplicaciones Multi-Hebras

  20. Atomicidad (cont) Aplicaciones Multi-Hebras • HANDLE hIOMutex= ::CreateMutex (NULL, FALSE, 0); • // Pedir acceso al recurso • ::WaitForSingleObject( hIOMutex, INFINITE ); • // Realizar nuestra operación crítica • ::fseek( fp, desired_position, 0L ); • ::fwrite( data, sizeof( data ), 1, fp ); • // Liberar el acceso al recurso • ::ReleaseMutex(hIOMutex);

  21. Race Conditions Aplicaciones Multi-Hebras

  22. Problemas relacionados a programación MT (cont) • Deadlock; • Diseño de clases seguras para ambientes MT; • Starvation (morir de hambre) • Threads de prioridades altas siempre ganaran el procesador. Aplicaciones Multi-Hebras

  23. Deadlock (bloqueo mutuo) Aplicaciones Multi-Hebras

  24. Clases seguras para ambientes MT void MyClass::PrintPersonalInfo(){ m_report = Datos_Personales; Imprimir();} void MyClass::PrintHistorico(){ m_report = Historico; Imprimir();} Aplicaciones Multi-Hebras Thread1 Thread2 void MyClass::Imprimir(){ switch(m_report) { case Datos_Personales: …… break; case Datos_Personales: …… break; }}

  25. Mecanismos de Sincronización • por la cantidad de estados: • binarios, • de múltiples estados. • por su alcance: • dentro del mismo proceso, • entre procesos. Aplicaciones Multi-Hebras

  26. Por la cantidad de estados • binarios • Events (CEvent), • CriticalSection (CCriticalSection), • Mutex (CMutex). • de múltiples estados: • Semáforos (CSemaphore) Aplicaciones Multi-Hebras

  27. Por su alcance • dentro del mismo proceso: • CriticalSection • entre procesos: • Event, Mutex, Semáforos, • también sirven en el mismo proceso. Aplicaciones Multi-Hebras

  28. Entre procesos Aplicaciones Multi-Hebras Semáforo “Impresion” Handle(35) Semáforo “Impresion” Handle(7) Proceso 1 Proceso 2 Win32 Semaphore “Impresion” Kernel Object Usage Counter=2More information ….

  29. Tipos de hebras • worker threads o hebras trabajadoras; • hebras con interface de usuario. Aplicaciones Multi-Hebras

  30. Worker Thread • para tareas en background o en segundo plano; • cuando no necesitamos enviar o recibir mensajes a través de ventanas; • no es necesario interactuar con la hebra. Aplicaciones Multi-Hebras

  31. Pasos para crear una Worker Thread • programar una función que será al “main” de la hebra, • crear la hebra propiamente dicha con alguna de las funciones API (CreateThread, _beginthread) Aplicaciones Multi-Hebras

  32. Paso 1: Programar una función que será el “main” de la hebra DWORDWINAPI MyThreadMain(LPVOID lpParameter) { CStudent *pMyObj = (CStudent *)lpParameter; pMyObj->MyMethod1(); pMyObj->MyMethod2(); . . . return 0L; } Aplicaciones Multi-Hebras

  33. Paso 2: Creación de una Thread con CreateThread HANDLECreateThread( // puntero a los atributos de securidad LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // Tamaño inicial del Stack para esta hebra DWORD dwStackSize, // puntero a la función de la hebra LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // argumento para la nueva hebra LPVOID lpParameter, // atributos de creación DWORD dwCreationFlags, // puntero para recibir el ID de la hebra LPDWORD lpThreadId ); Aplicaciones Multi-Hebras

  34. Paso 2: Creación de una Thread con CreateThread (cont) CStudent *pMyObj = new CStudent; DWORD ThreadID; HANDLE myhandle = CreateThread( NULL, 4096, &MyThreadMain, (LPVOID)pMyObj, 0, // CREATE_SUSPENDED &ThreadId ); Aplicaciones Multi-Hebras

  35. Hebras usando C Run-Time Library void __cdecl MyThreadMain2(void *lpParameter) { CStudent *pMyObj = (CStudent *)lpParameter; pMyObj->MyMethod1(); pMyObj->MyMethod2(); . . . return 0L; } Aplicaciones Multi-Hebras

  36. Paso 2: Creación de una Thread con _beginthread (cont) unsigned long _beginthread( // Puntero a la funcion que controlará la hebravoid( __cdecl *start_address )( void * ),// Tamaño del stack unsigned stack_size,// Lista de argumentos void *arglist ); HANDLE handle = (HANDLE)_beginthread( & MyThreadMain2, 4096, NULL); Aplicaciones Multi-Hebras

  37. Operaciones básicas con una hebra • ::WaitForSingleObject(hThread, 5); • ::WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); • ::SuspendThread(hThread); • ::ResumeThread(hThread); Aplicaciones Multi-Hebras

  38. Prioridades de una Thread (SetThreadPriority) ::SetThreadPriority(hThread, THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL); • THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL; • THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL; • THREAD_PRIORITY_HIGHEST; • THREAD_PRIORITY_IDLE; • THREAD_PRIORITY_LOWEST; • THREAD_PRIORITY_NORMAL; • THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL. Aplicaciones Multi-Hebras

  39. Prioridades para todo el proceso ::SetPriorityClass(GetCurrentProcess(), HIGH_PRIORITY_CLASS); • HIGH_PRIORITY_CLASS; • IDLE_PRIORITY_CLASS; • NORMAL_PRIORITY_CLASS; • REALTIME_PRIORITY_CLASS. Aplicaciones Multi-Hebras

  40. Demo Worker Threads Break ! Aplicaciones Multi-Hebras

  41. Aplicaciones Multi-Threads-II ErnestoCuadros-Vargas ecuadros@spc.org.pe Sociedad Peruana de Computación Piura-Perú

  42. Hebras con interface • útiles cuando necesitamos enviar mensajes o interactuar a través de algún mecanismo visible al usuario (generalmente una ventana) • existe la clase CWinThread (MFC) Aplicaciones Multi-Hebras

  43. Secuencia de creación • crear la clase heredada de CWinThread (inicialmente esta vacía); BOOL CMyThread::InitInstance() { returnTRUE; } • crear la hebra hija; Aplicaciones Multi-Hebras

  44. Crear la hebra hija void CMainFrame::OnNuevaThread() { // TODO: Add your command handler code here CRuntimeClass *pRuntimeClass = RUNTIME_CLASS(CMyThread); CMyThread *pMyThread = (CMyThread *)pRuntimeClass->CreateObject(); pMyThread->CreateThread(); } Aplicaciones Multi-Hebras

  45. Crear la hebra hija (cont) BOOL CMyThread::InitInstance() { CSingleDocTemplate* pDocTemplate = new CSingleDocTemplate( IDR_MAINFRAME, RUNTIME_CLASS(CTeste2Doc), // clase del documento RUNTIME_CLASS(CMainFrame), // clase del MainFrame RUNTIME_CLASS(CTeste2View)); // clase del área de cliente // Crear un nuevo documento para esta ventana CDocument *pDoc = pDocTemplate->CreateNewDocument(); // Crear la ventana propiamente dicha m_pMainWnd = pDocTemplate->CreateNewFrame(pDoc, NULL); // Hacerla visible m_pMainWnd->ShowWindow(SW_SHOW); // Enviarle un mensage de actualizacion m_pMainWnd->UpdateWindow(); return TRUE; } Aplicaciones Multi-Hebras

  46. Comunicación entre ventanas y/o hebras • colas de mensajes • de tamaño fijo en Win16 • dinámicas en Win32 (listas enlazadas) • SendMessage • PostMessage • PostThreadMessage • SendMessageTimeout Aplicaciones Multi-Hebras

  47. PostMessage • PostMessage(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM, LPARAM); • coloca el mensaje en la fila de la hebra que creó hWnd y retorna. Aplicaciones Multi-Hebras

  48. SendMessage • SendMessage(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM, LPARAM) • coloca el mensaje en la fila de la hebra que creó hWnd • espera hasta que el mensaje sea procesado • retorna Aplicaciones Multi-Hebras

  49. PostThreadMessage • PostThreadMessage(DWORD ThreadID,UINT msg, WPARAM, LPARAM) • coloca el mensaje en la fila de la hebra identificada con ThreadID • retorna Aplicaciones Multi-Hebras

  50. Importante:SendMessage (entre ventanas) • una ventana procesa sus mensajes cuando la hebra que la creo esta activa! • un mensaje siempre va a la cola de mensajes de la hebra que la creó. Aplicaciones Multi-Hebras

More Related