Hilos que esperan trabajo

Que otro cree los hilos

Escribir a mano una aplicación con cientos de hilos es difícil: hay que acertar con la concurrencia, el paralelismo y que el resultado sea correcto. La estrategia de los hilos implícitos pasa esa tarea a los compiladores y las bibliotecas: quien programa solo identifica las tareas que pueden ir en paralelo, y el sistema decide cuántos hilos crear y cómo asignárselas.

Hilos que esperan trabajo

Crear un hilo es más barato que crear un proceso, pero sigue costando, y más si se descarta al terminar cada tarea. Además, crear hilos sin límite puede agotar la memoria. La solución es un pool de hilos: al arrancar, el programa crea un grupo de hilos que esperan trabajo. Cuando llega una tarea, la toma uno libre; al terminar, no se destruye: vuelve al pool.

• Usar un hilo que ya existe es más rápido que crear uno nuevo.
• El pool limita cuántos hilos hay a la vez, lo que protege a un sistema que no aguanta demasiados.
• Separar la tarea de cómo se ejecuta permite estrategias flexibles, como retrasarla o repetirla periódicamente.

El tamaño del pool suele basarse en la cantidad de núcleos, aunque algunos sistemas lo ajustan solos según la carga.

Fork-join

En el modelo fork-join, el padre crea hilos hijos para partes del problema (fork) y luego espera a que todos terminen para combinar los resultados (join). Es síncrono y encaja con los algoritmos recursivos de divide y vencerás: el problema se parte hasta que es lo bastante pequeño para resolverlo directamente. Java lo incluye desde la versión 7, y una biblioteca decide cuántos hilos reales usar.

Otras herramientas de hilos implícitos son OpenMP (directivas para paralelizar bucles en C y C++), Grand Central Dispatch (de Apple), Intel Thread Building Blocks y CUDA de NVIDIA, que reparte el trabajo entre miles de núcleos de la tarjeta gráfica.

Problemas de los hilos

• fork() y exec(): si un hilo llama a fork(), ¿se duplican todos los hilos o solo el que llamó? Y exec() reemplaza el proceso entero, con todos sus hilos.
• Señales: ¿a qué hilo se entrega una señal enviada al proceso?
• Cancelación: terminar un hilo antes de tiempo, de inmediato o en puntos seguros.
• Almacenamiento local: datos que cada hilo necesita propios, aunque compartan todo lo demás.
• Activación del planificador: la coordinación entre la biblioteca de hilos y el kernel.

Un proceso y un hilo son lo mismo

Linux no distingue de verdad entre procesos e hilos: ambos son una task_struct, y se dice tarea. La llamada clone() crea una tarea nueva e indica, con banderas, qué comparte con la que la crea. Sin compartir nada, el resultado se comporta como un proceso; compartiéndolo todo, como un hilo.

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