Udesc/Ceplan Bacharelado em Sistemas de Informação Sistemas Operacionais. Prof. Alexandre Veloso

Transcrição

1 Programação Concorrente [Parte 2] Udesc/Ceplan Bacharelado em Sistemas de Informação Sistemas Operacionais Prof. Alexandre Veloso

2 Condição de Corrida Uma forma de um processo comunicar-se com outro (garantindo concorrência) é através de uma variável compartilhada E se 2 ou mais processos tentam alterar o mesmo conjunto de dados concorrentemente? Condição de Corrida (RaceCondition)

3 Condição de Corrida Só ocorre quando há uma atualização de valores(escrita) e Os processos não sabem que a ordem de acesso é crítico Objetivo da Programação Concorrente: Eliminar Condições de Corrida

4 Seção Crítica Trecho do código de um processo que acessa uma estrutura compartilhada Ao identificar uma Seção Crítica: Pode-se controlar o acesso ao recurso compartilhado Um processo sabe que sua ação pode incorrer em problemas para outros Processos passam a acessar os valores corretos das estruturas

5 Exclusão Mútua Um modo de assegurar que outros processos sejam impedidos de usar uma variável ou memória compartilhada que já estiver em uso por outro processo

6 Premissas vitais para concorrência 2 processos nunca podem estar simultaneamente em suas regiões críticas Para efeitos de tomada de decisão, um processo não pode inferir sobre a velocidade ou nº de CPUs Nenhum processo fora de sua região crítica pode bloquear outros processos Nenhum processo deve esperar eternamente para entrar em sua região crítica

7 Problemas que podem ocorrer Postergação indefinida Processo preso tentando entrar em sua Seção (ou Região) Crítica Deadlock Processos que ficam a espera de um evento que nunca terá a chance de ocorrer

8 Mecanismos básicos de Exclusão Mútua Soluções em software puro Geralmente são mais complexas Podem levar ao efeito busy-waiting (Espera Ativa) Soluções que demandam suporte de ações de Soluções que demandam suporte de ações de hardware

9 Mecanismos básicos de Exclusão Mútua Desabilitar interrupções Variáveis tipo trava (lock) Chaveamento obrigatório Solução de Peterson Combinar com suporte de hardware

10 Desabilitar Interrupções Solução mais simples Cada processo desabilita TODAS interrupções logo depois de entrar em sua região crítica Interrupções devem ser reabilitadas imediatamente Interrupções desligadas => o processador não será mais chaveado para outro processo!

11 Desabilitar Interrupções E se o próprio kernel fizesse essa tarefa? Em sistemas multiprocessados é impraticável O ideal era apenas desabilitar algumas, mas,... Em suma: Solução simples, porém cara

12 Questões Porque desabilitar uma interrupção pode ser uma solução para Exclusão Mútua? Qual a relação entre os conceitos de Condição de Corrida, Seção Crítica e Exclusão Mútua? Porque para atingir-se um determinado nível (aceitável) de concorrência, dois ou mais processos não podem estar simultaneamente em suas regiões críticas? Diferencie Deadlock de Postergação Indefinida Postergação Indefinida é o mesmo que busy-waiting?

13 Introdução à Concorrência em Java

14 Threads Thread ou linha de execução é uma das maneiras utilizadas por um processo para dividir a si mesmo em duas ou mais tarefas que podem ser executadas simultaneamente Tem inúmeras vantagens: Compartilhamento de recursos Capacidade de resposta coordenada Economia (se comparado com a ordem de crescimento de complexidade e recursos na criação de vários processos) Aproveitamento intrínseco de arquiteturas multiprocessadas

15 Threads em Java São gerenciadas pela Máquina Virtual Podem ser criadas: Pela extensão da classe Thread ou Pela implementação da interface Runnable

16 Threads em Java Qual das duas estratégias usar? A implementação de uma interface permite a extensão de uma outra classe (herança múltipla) A extensão da classe Thread é mais simples No entanto, ambas dependem de um objeto Thread para dar start() a uma thread! A classe Thread possui vários métodos estáticos prédefinidos

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22 Threads em Java As instruções de cada método run() são intercaladas de forma NÃO DETERMINÍSTICA, ou seja, não é possível predizer de forma precisa a ordem na qual as ações das threads ocorrem Com o uso de threads uma aplicação pode trabalhar concorrentemente assim como se várias cópias da Máquina Virtual estivessem em execução Embora, na verdade, uma única cópia da Máquina Virtual é compartilhada entre as diferentes threads