PROCESOS
Y PROCESADORES EN SISTEMAS DISTRIBUIDOS
Un hilo de ejecución, en sistemas
operativos, es una característica que permite a una aplicación realizar varias
tareas concurrentemente. Los distintos hilos de ejecución comparten una serie
de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación
de autenticación, etc. Esta técnica permite simplificar el diseño de una
aplicación que debe llevar a cabo distintas funciones simultáneamente.
Los hilos de ejecución que
comparten los mismos recursos, sumados a estos recursos, son en conjunto
conocidos como un proceso. El hecho de que los hilos de ejecución de un mismo
proceso compartan los recursos hace que cualquiera de estos hilos pueda modificar
éstos. Cuando un hilo modifica un dato en la memoria, los otros hilos acceden e
ese dato modificado inmediatamente.
Lo que es propio de cada hilo es
el contador de programa, la pila de ejecución y el estado de la CPU (incluyendo
el valor de los registros).
El proceso sigue en ejecución
mientras al menos uno de sus hilos de ejecución siga activo. Cuando el proceso
es terminado, todos sus hilos de ejecución también lo son. Asimismo en el
momento en el que todos los hilos de ejecución finalizan, el proceso no existe
más y todos sus recursos son liberados.
Algunos lenguajes de programación
tienen características de diseño expresamente creadas para permitir a los
programadores lidiar con hilos de ejecución (como Java). Otros (la mayoría)
desconocen la existencia de hilos de ejecución y éstos deben ser creados
mediante llamadas de biblioteca especiales que dependen del sistema operativo
en el que estos lenguajes están siendo utilizados (como es el caso del C y del
C++).
Un ejemplo de la utilización de
hilos es tener un hilo atento a la interfaz gráfica (iconos, botones,
ventanas), mientras otro hilo hace una larga operación internamente. De esta
manera el programa responde de manera más ágil a la interacción con el usuario.
También pueden ser utilizados por una aplicación servidora para dar servicio a
múltiples clientes.
Sincronización de hilos
Todos los hilos comparten el
mismo espacio de direcciones y otros recursos como pueden ser archivos
abiertos. Cualquier modificación de un recurso desde un hilo afecta al entorno
del resto de los hilos del mismo proceso. Por lo tanto, es necesario sincronizar
la actividad de los distintos hilos para que no interfieran unos con otros o
corrompan estructuras de datos.
Una ventaja de la programación
multihilo es que los programas operan con mayor velocidad en sistemas de
computadores con múltiples CPUs (sistemas multiprocesador o a través de grupo
de máquinas) ya que los hilos del programa se prestan verdaderamente para la
ejecución concurrente. En tal caso el programador necesita ser cuidadoso para
evitar condiciones de carrera (problema que sucede cuando diferentes hilos o
procesos alteran datos que otros también están usando), y otros comportamientos
no intuitivos. Los hilos generalmente requieren reunirse para procesar los
datos en el orden correcto. Es posible que los hilos requieran de operaciones
atómicas para impedir que los datos comunes sean cambiados o leídos mientras
estén siendo modificados, para lo que usualmente se utilizan los semáforos. El
descuido de esto puede generar interbloqueo.
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