マルチスレッドプログラム

以下動画のテキストです
https://youtu.be/uxWQTdme1Sg

Transcript

1. マルチスレッドプロセス Mar. 22nd, 2025 Satoru Takeuchi X: satoru_takeuchi 1
2. はじめに • システムに複数あるCPUコアを有効活用するにはシステム上で複数処理を並列実 行する必要がある ◦ 全く別のことをする処理を複数動かす (e.g. Webブラウザとコンパイラ ) ◦ ある処理を複数に分割して並列実行 (e.g. Webサーバのリクエストを並列で処理 ) • 後者を実現する方法が2つある ◦ マルチプロセス ▪ forkでプロセスを複数生成する ▪ 📝 過去動画 その84 プロセスの生成 fork編 ▪ 📝 過去動画 その86 プロセスの生成 コピーオンライトを使った fork編 ◦ マルチスレッド ▪ pthread_create関数でプロセスを複数生成する ▪ 本動画で説明 2
3. マルチスレッドスレッド • 1つのプロセス内の実行の流れを複数に分けるというイメージ ◦ スレッド間でページテーブルは共有、つまり全メモリ領域を共有 • あらゆるプロセスは実行開始開始時に1つスレッドが存在する ◦ このスレッドをメインスレッドと呼ぶ • pthread_create()関数によってサブスレッドを作る ◦ 関数の引数としてサブスレッドに実行させたい関数を指定 3 int pthread_create(pthread_t *restrict thread, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_routine)(void *), void *restrict arg);
4. おさらい: プロセスの生成 4 プロセスのメモリ 物理メモリ 1) fork()呼び出し プロセスのメモリ(*1) 物理メモリ 2-1) 親プロセスが fork()実行直後から 実行再開 2-2) 子プロセスが fork()実行直後から 実行開始 仮想アドレス空間 仮想アドレス空間 仮想アドレス空間 *1) コピーオンライトによって最初は共有 書き込むと共有解除
5. スレッドの生成 5 プロセスのメモリ 物理メモリ 1) pthread_create()呼び出し プロセスのメモリ 物理メモリ 2-1) 親スレッドがpthread_create()から 復帰して実行再開 2-2) 子スレッドが pthread_create()で 指定された関数を 実行 仮想アドレス空間 仮想アドレス空間
6. マルチスレッドプロセスの利点 • 生成時にページテーブルのコピーが不要なため、生成所要時間が短い • ほとんどのリソースをスレッド間で共有するのでリソース消費量が少ない • 全スレッドが同じメモリを読み書きできるので見かけ上協調動作しやすい ◦ 排他制御はもちろん必要 6
7. マルチスレッドプロセスの欠点 • １つのスレッドの障害がプロセス全体の障害になりやすい ◦ 例: 1つのスレッドがNULLポインタ参照するとプロセス全体が異常終了する • マルチスレッドプログラミングのお作法を守るのが大変 ◦ 例: マルチスレッドプログラムから呼び出してはいけない (thread-unsafe)関数がある ◦ 📝 Go言語のgoroutineのように、このようなお作法を意識せずマルチスレッドプログラムできるよう になっていることもある 7
8. まとめ • あるまとまった処理を並列実行したい場合マルチプロセス、マルチスレッドという方 法がある • どっちも一長一短あるので好きなほうを使えばいい ◦ 📝 どちらにするか選択できたり、両方使う場合もある (e.g. Apache Webサーバ 8