Światłowód (informatyka)

W informatyce włókno jest szczególnie lekką nitką wykonawczą .

Podobnie jak nici, włókna współdzielą przestrzeń adresową . Jednak włókna wykorzystują wielozadaniowość kooperacyjną , podczas gdy wątki wykorzystują wielozadaniowość z wywłaszczaniem . Wątki często zależą od harmonogramu wątków jądra, aby uprzedzić zajęty wątek i wznowić inny wątek; włókna poddają się uruchamianiu innego włókna podczas wykonywania.

Nici, włókna i współprogramy

Kluczowa różnica między włóknami a wątkami jądra polega na tym, że włókna wykorzystują przełączanie kontekstu w ramach współpracy zamiast wyprzedzającego podziału czasu. W efekcie włókna rozszerzają taksonomię współbieżności:

  • na jednym komputerze może działać wiele procesów
  • w ramach jednego procesu może działać wiele wątków
  • w jednym wątku może działać wiele włókien

Włókna (czasami nazywane układającymi się w stos współprogramami lub współprogramowanymi wątkami w trybie użytkownika) i współprogramy bez stosów (maszyny stanu syntetyzowane przez kompilator) reprezentują dwa odrębne narzędzia programistyczne o ogromnych różnicach w wydajności i funkcjonalności.

Zalety i wady

Ponieważ włókna współpracują wielozadaniowo, bezpieczeństwo wątków jest mniejszym problemem niż w przypadku wątków zaplanowanych z wyprzedzeniem, a konstrukcje synchronizacyjne, w tym spinlocks i operacje atomowe , są niepotrzebne podczas pisania kodu światłowodowego, ponieważ są one niejawnie synchronizowane. Jednak wiele bibliotek udostępnia włókno pośrednio jako metodę przeprowadzania nieblokującego wejścia/wyjścia ; w związku z tym zaleca się pewną ostrożność i czytanie dokumentacji. Wadą jest to, że włókna nie mogą wykorzystywać wieloprocesorowych bez użycia wątków z wywłaszczaniem; jednak model gwintowania M: N bez wątków bardziej wywłaszczających niż rdzenie procesora może być bardziej wydajny niż czyste włókna lub czysto wywłaszczające wątki.

W niektórych programach serwerowych włókna są używane do miękkiego blokowania samych siebie, aby umożliwić kontynuację pracy ich jednowątkowych programów nadrzędnych. W tym projekcie światłowody są używane głównie do dostępu I/O, który nie wymaga przetwarzania przez procesor. Pozwala to głównemu programowi kontynuować to, co robi. Światłowody przekazują sterowanie jednowątkowemu programowi głównemu, a po zakończeniu operacji wejścia/wyjścia włókna kontynuują pracę w miejscu, w którym zostały przerwane.

Wsparcie systemu operacyjnego

Mniej wsparcia ze strony systemu operacyjnego jest potrzebne dla włókien niż dla wątków. Można je zaimplementować w nowoczesnych uniksowych przy użyciu funkcji bibliotecznych getcontext, setcontext i swapcontext w ucontext.h , jak w GNU Portable Threads , lub w asemblerze jako boost.fiber .

W systemie Microsoft Windows włókna są tworzone przy użyciu wywołań ConvertThreadToFiber i CreateFiber ; aktualnie zawieszone włókno można wznowić w dowolnej nici. Pamięć lokalna światłowodowa, analogiczna do pamięci lokalnej wątkowej , może być używana do tworzenia unikalnych kopii zmiennych.

Symbian OS zastosował podobną koncepcję do światłowodów w swoim Active Scheduler. Aktywny obiekt zawierał jedno włókno, które miało zostać wykonane przez Active Scheduler po zakończeniu jednego z kilku zaległych wywołań asynchronicznych. Kilka aktywnych obiektów mogło czekać na wykonanie (na podstawie priorytetu), a każdy z nich musiał ograniczyć własny czas wykonania.

Przykłady implementacji światłowodów

Włókna mogą być implementowane bez obsługi systemu operacyjnego, chociaż niektóre systemy operacyjne lub biblioteki zapewniają ich wyraźną obsługę.

Zobacz też

  1. ^ Nat Goodspeed, Oliver Kowalke, 22.05.2014, N4024 Rozróżnianie współprogramów i włókien
  2. ^ Gor Nishanov, 20.11.2018, P1364R0 Włókna pod lupą
  3. ^ Włókna , biblioteka MSDN
  4. Bibliografia _ _
  5. ^ Ogłoszenie wydania PHP 8.1.0

Linki zewnętrzne

  • Przenośne wątki GNU
  • „Przenośna biblioteka Coroutine” . Darmowy kod .
  • Fibre Pool Obsługująca wiele rdzeni platforma C++ oparta na światłowodach dla systemu Microsoft Windows.
  • Wątki stanowe
  • Protowątki
  • żeberka2
  • włókno wzmacniające
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fiber_(computer_science)&oldid=1086344334 ”