Das erste Kapitel dieser Arbeit beschreibt die Neuerungen der POSIX Thread Bibliothek unter Linux. Das Hauptaugenmerk liegt dabei darauf, die POSIX-Bibliothek skalierbar zu machen und dabei Kernelerweiterungen zu benutzen, die bis 2003 noch nicht in der Bibliothek implementiert wurden. Weiters werden Kernelerweiterungen besprochen, die auf die Neuerungen der Thread Bibliothek abgestimmt wurden. Im zweiten Kapitel werden die in Kapitel eins angesprochenen Futexes genauer erläutert. Dazu wird erklärt was Futexes sind, warum sie eingesetzt werden, welche Ziele für die Implementierung wichtig waren und welche Mechanismen zur Umsetzung verwendet wurden.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Die POSIX Thread Bibliothek unter Linux
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Die weitere Entwicklung der Bibliothek
- 1.3 Probleme
- 1.4 Anforderungen an eine Neuimplementierung
- 1.5 Design Entscheidungen
- 1.5.1 Das 1-zu-1 oder M-zu-N Modell
- 1.5.2 Signal Behandlung
- 1.5.3 Synchronisations Primitiven
- 1.5.4 Der Managerthread
- 1.5.5 Speicheranforderungen
- 1.5.6 Kernel Erweiterungen
- 2 Fuss, Futex und Furwocks
- 2.1 Einleitung
- 2.2 Die Ziele der Implementierung
- 2.3 Die Implementierung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit beschreibt die Neuerungen der POSIX Thread Bibliothek unter Linux mit dem Fokus auf Skalierbarkeit und der Nutzung von Kernelerweiterungen (bis 2003 nicht implementiert). Es werden außerdem Kernelerweiterungen im Zusammenhang mit den Neuerungen der Thread-Bibliothek behandelt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der detaillierten Erläuterung von Futexes.
- Skalierbarkeit der POSIX Thread Bibliothek unter Linux
- Kernelerweiterungen und deren Integration in die Thread-Bibliothek
- Futexes: Funktionsweise, Einsatz und Implementierung
- Probleme der alten Implementierung der POSIX Thread Bibliothek
- Designentscheidungen für eine verbesserte Implementierung
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 Die POSIX Thread Bibliothek unter Linux: Dieses Kapitel analysiert die Weiterentwicklung der POSIX Thread Bibliothek unter Linux. Es beleuchtet die Herausforderungen der alten Implementierung, die auf einem 1:1 Mapping von User-Level-Threads auf Kernel-Threads basierte und deren Nachteile, insbesondere in Bezug auf die Verwendung von Signalen für Synchronisation und die Problematik des Manager-Threads als Flaschenhals. Die Einführung von Thread-Registern in der ABI und Verbesserungen am Linux-Kernel zur schnelleren Allokation lokaler Daten werden detailliert beschrieben, ebenso wie die Performance-Verbesserungen und die Erweiterung der API. Die Kapitel erläutert die Notwendigkeit einer Neuimplementierung, um die Skalierbarkeit und die POSIX-Konformität zu gewährleisten. Die Probleme der alten Implementierung, wie der Absturz des Manager-Threads und die nicht POSIX-konforme Signalbehandlung, werden ausführlich dargestellt und bilden den Kontext für die Notwendigkeit der Verbesserungen.
Kapitel 2 Fuss, Futex und Furwocks: Dieses Kapitel befasst sich mit der Implementierung von Futexes, einem zentralen Aspekt der verbesserten POSIX Thread Bibliothek. Es erläutert die Ziele der Implementierung, welche die Behebung der in Kapitel 1 beschriebenen Probleme und die Verbesserung der Performance umfassen. Die detaillierte Beschreibung der Implementierung selbst beleuchtet die Mechanismen und die Architektur der Futex-Lösung, welche die effiziente Synchronisation von Threads auf Kernel-Ebene ermöglicht. Es wird deutlich gemacht, wie diese Technologie die Skalierbarkeit der Thread-Bibliothek verbessert und die Probleme der Signal-basierten Synchronisation umgeht. Der Fokus liegt darauf, wie Futexes eine effiziente und robuste Lösung für die Thread-Synchronisierung darstellen.
Schlüsselwörter
POSIX Thread Bibliothek, Linux, Skalierbarkeit, Kernelerweiterungen, Futexes, Synchronisation, Signale, Manager-Thread, Thread-Implementierung, Performance, ABI, POSIX-Konformität.
Häufig gestellte Fragen zur POSIX Thread Bibliothek unter Linux
Was ist der Hauptfokus dieser Arbeit?
Diese Arbeit beschreibt die Neuerungen der POSIX Thread Bibliothek unter Linux, insbesondere im Hinblick auf Skalierbarkeit und die Nutzung von Kernelerweiterungen (vor 2003 nicht implementiert). Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der detaillierten Erläuterung von Futexes.
Welche Themen werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die Skalierbarkeit der POSIX Thread Bibliothek unter Linux, die Integration von Kernelerweiterungen, die Funktionsweise, den Einsatz und die Implementierung von Futexes, die Probleme der alten Implementierung und die Designentscheidungen für eine verbesserte Implementierung.
Welche Probleme hatte die alte Implementierung der POSIX Thread Bibliothek?
Die alte Implementierung basierte auf einem 1:1 Mapping von User-Level-Threads auf Kernel-Threads, was zu Problemen mit der Signalbehandlung und dem Manager-Thread als Flaschenhals führte. Der Manager-Thread konnte abstürzen und die Signalbehandlung war nicht POSIX-konform.
Was sind Futexes und warum sind sie wichtig?
Futexes sind ein zentraler Aspekt der verbesserten POSIX Thread Bibliothek. Sie ermöglichen eine effiziente Synchronisation von Threads auf Kernel-Ebene, verbessern die Skalierbarkeit und umgehen die Probleme der signalbasierten Synchronisation.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit besteht aus zwei Kapiteln. Kapitel 1 analysiert die Weiterentwicklung der POSIX Thread Bibliothek unter Linux, beleuchtet die Herausforderungen der alten Implementierung und beschreibt die Designentscheidungen für eine verbesserte Implementierung. Kapitel 2 befasst sich mit der Implementierung von Futexes, ihren Zielen und der detaillierten Architektur der Lösung.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt?
POSIX Thread Bibliothek, Linux, Skalierbarkeit, Kernelerweiterungen, Futexes, Synchronisation, Signale, Manager-Thread, Thread-Implementierung, Performance, ABI, POSIX-Konformität.
Welche Verbesserungen wurden an der POSIX Thread Bibliothek vorgenommen?
Die Verbesserungen umfassen die Einführung von Thread-Registern in der ABI, Verbesserungen am Linux-Kernel zur schnelleren Allokation lokaler Daten, Performance-Verbesserungen, Erweiterung der API und eine verbesserte POSIX-Konformität durch die Verwendung von Futexes zur Synchronisation anstelle von Signalen.
Was ist das 1-zu-1 oder M-zu-N Modell im Kontext der Thread-Implementierung?
Dies bezieht sich auf die Zuordnung von User-Level-Threads zu Kernel-Threads. Das 1-zu-1 Modell ordnet jedem User-Level-Thread einen Kernel-Thread zu, während das M-zu-N Modell mehrere User-Level-Threads auf eine kleinere Anzahl von Kernel-Threads abbildet. Die alte Implementierung verwendete ein 1-zu-1 Modell, was zu Skalierungsproblemen führte.
- Arbeit zitieren
- Dipl.Ing. Franz-Josef Auernigg (Autor:in), 2005, Die POSIX Thread Bibliothek unter Linux & Fuss, Futex und Furwocks, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/39660
