排他制御の基礎の基礎
はじめに システムに存在するリソースには同時にアクセスしてはいけないものが多々あります。身近な例を挙げると、Ubuntuのパッケージ管理システムのデータベースがあります。aptコマンドの動作によってこのデータベースは更新されるのですが、同時に2つ以上のaptが動作できたとすると、データベースが破壊されてシステムが危機的状況に陥ります。 このような問題を避けるために、あるリソースに同時に1つの処理しかアクセスできなくする排他制御というしくみがあります。排他制御はOSが提供する重要な機能の一つです。 排他制御が必要なケース 排他制御は直感的ではなく非常に理解が難しいのですが、ここでは比較的理解が簡単なファイルロックというしくみを使って説明します。説明には、あるファイルの中身を読みだして、その中に書いてある数字に1を加えて終了するincというという単純なプログラムを使います。
ソフトウェアトランザクショナルメモリ - Wikipedia
計算機科学において、ソフトウェアトランザクショナルメモリ（英: software transactional memory, STM）は、データベーストランザクションに似た並行性制御機構であり、並列計算を行う際の共有メモリへのアクセス法である。この機構はロックベースの同期を用いた並行性制御の代替手段として機能し、ノンブロッキングな方法で実装される物もある。ここでいうトランザクションとは、共有メモリに対する一連の読み出しと書き込みを実行するコードを意味する。論理的にはこれらの読み出しと書き込みは、時間的なある一点で行われ、他のトランザクションからはその間の状態は見えない。トランザクションを行うためにハードウェアにサポートさせるアイデア(ハードウェアトランザクショナルメモリ)は、1986年に Tom Knight により論文と特許として出された。そのアイデアを普及させたのが Maurice H
グローバルインタプリタロック(GIL)とは
LL言語がマルチプロセッサ環境のメリットを捨ててまでグローバルインタプリタロックを採用している理由について調べてみた。 その為にはプロセスとスレッドについての前提知識がけっこう必要だったので、ついでにざっくり調べてみた。 LL言語がマルチプロセッサ環境のメリットを捨ててまでGILを実装している理由 結論を先に書くと、LL言語がマルチプロセッサ環境のメリットを捨ててまでGILを実装している一番の理由は、「スレッドセーフではないCで書かれたモジュールをたくさん使っているから」ということになるっぽい。 この結論に至るまでの色々な前提知識についても書いておく。 プロセスとスレッド プロセスとスレッドの特徴をざっくり対比させて書くとこんな感じになる。 ユーザースレッドとカーネルスレッド ユーザースレッド ユーザ空間で実装されたスレッド機構をユーザースレッドと呼ぶ。 1つのプロセス内の複数のスレッドは
Ruby の Monitor と ConditionVariable の使い方 - Mame the hack
Ruby の Monitor と ConditionVariable の使い方 なかなかぐぐっても日本語の資料が見つからなかったので自分で動かしてみた。(ぐぐる能力低い) まずThreadの直列化 require "thread" require "monitor" moni = Monitor.new val = 0 Thread.new { 3.times { puts "thread1 start: #{val}" val+=1 sleep 0.1 puts "thread1 end: #{val}" } } Thread.new { 3.times { puts "thread2 start: #{val}" val+=1 sleep 0.1 puts "thread2 end: #{val}" } } sleep 結果は以下の通り。 start > end, start > en
セマフォ - Wikipedia
語源の腕木式信号機 セマフォ（英: semaphore）とは、計算機科学において、並行プログラミング環境での複数の実行単位（主にプロセス）が共有する資源にアクセスするのを制御する際の、単純だが便利な抽象化を提供する変数または抽象データ型である。 概要[編集] セマフォは、ある資源が何個使用可能かを示す記録と考えればわかりやすく、それにその資源を使用する際や解放する際にその記録を「安全に」（すなわち競合状態となることなく）書き換え、必要に応じて資源が使用可能になるまで待つ操作が結びついている。セマフォは競合状態を防ぐ便利なツールであるが、セマフォを使うことでプログラムにおける競合状態がなくなると保証するものではない。任意個の資源を扱うセマフォをカウンティングセマフォ、値が0と1に制限されている（ロック/アンロック、使用可能/使用不可の意味がある）セマフォをバイナリセマフォと呼ぶ。後者はミュー
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ロック (計算機科学) - Wikipedia
計算機科学におけるロック（英: lock）とは、計算機システム内に複数の動作主体（プロセスやスレッドなど）のある環境で、データやデバイスなどの共有計算資源（共有リソース）へのアクセス制限を課す同期機構のひとつである。ロックは相互排他の並行性制御ポリシーを強制する手法のひとつでもある。アクセス制限を課す動作を「ロックする」「ロックを取得する」「ロックを獲得する」(acquire lock) などと表現する。また対義語として、制限を解除することをアンロック（英: unlock）と呼び、その動作を「アンロックする」「ロックを解放する」「ロックを解除する」(release lock) などと表現する[注釈 1]。 ロックは、複数の動作主体が同一のリソースに対して状態を変更する動作を行うとき、不整合な状態（競合状態）が起こらないように制御する並行性制御において用いられる手法の一つである。ある動作主体
とほほのJava入門 - とほほのWWW入門
スレッド を用いることにより、ひとつのプログラム(プロセス)の中で複数の処理の流れを走らせることができます。スレッドを作成するには、Thread のサブクラスを作成する方法と、Runnable インタフェースを実装したオブジェクトを用いる方法があります。 Thread クラスのサブクラスを作成することにより、スレッドを作成する方法を以下に示します。Thread クラスのサブクラスを定義し、そのインスタンスを生成し、start() メソッドを呼び出すことでサブクラスの run() メソッドが実行されます。 class Main { public static void main(String[] args) { ThreadTest tt = new ThreadTest(); tt.start(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { System.out.p
ミューテックス - Wikipedia
ミューテックス (英: mutex) とは、コンピュータプログラミングにおける技術用語。クリティカルセクションでアトミック性を確保するための排他制御や同期機構の一種である。「mutex」という語は「mutual exclusion」 (相互排他、排他制御) の省略形である。ここでは、狭義の排他制御について述べる。 概要[編集] セマフォをクリティカルセクションの排他制御に用いる時、セマフォでは（初期値が1でなければ）複数のタスクがクリティカルセクションに入ることを許可するのに対し、ミューテックスでは同時に一つのタスクのみがクリティカルセクションに入ることを許可する（ここで言うタスクとは、スレッドまたはプロセスを指す）。挙動はセマフォ変数の初期値を1にする事と等価。このようなタスク優先度とリンクしないミューテックスを、バイナリセマフォと呼ぶ場合もある。 狭義には、ミューテックスの場合にそれを
Mutex - うなの日記
Thread間の処理の同期にはMutexを使います。 Mutex#synchronizeで Mutexのロックの獲得 ブロックの処理を実行。 ロックの解除 を行います。Javaのsynchronizedブロックと似た感じで使えます。 require 'thread' m = Mutex.new ts = [] 3.times { |j| ts << Thread.start { m.synchronize { # ブロック内の処理が同期実行される。 5.times { |i| puts "thread-" << j.to_s << " : " << i.to_s sleep rand * 0.1 } } } } ts.each {|t| t.join } 実行結果です。ブロック内の処理が同期実行されています。 thread-0 : 0 thread-0 : 1 thread-0 : 2 t
排他制御 - Wikipedia
排他制御せずに i と i+1 という2つのノードを同時に連結リストから外す操作を行うと、結果として i+1 のノードが外れないという状態になりうる。 排他制御（はいたせいぎょ）とは、コンピュータ・プログラムの実行において、複数のプロセスが利用出来る共有資源に対し、複数のプロセスからの同時アクセスにより競合が発生する場合に、あるプロセスに資源を独占的に利用させている間は、他のプロセスが利用できないようにする事で整合性を保つ処理の事をいう。相互排除または相互排他（mutual exclusion）ともいう。最大k個のプロセスが共有資源にアクセスして良い場合を k-相互排除という。 換言すれば1つのクリティカルセクションに複数のプロセス（またはスレッド）が同時に入ることを防ぐことである。クリティカルセクションとは、プロセスが共有メモリなどの共有資源にアクセスしている期間を指す。排他制御の問題は
class Thread (Ruby 3.3 リファレンスマニュアル)
[edit] 要約 スレッドを表すクラスです。スレッドとはメモリ空間を共有して同時に実行される制御の流れです。 Thread を使うことで並行プログラミングが可能になります。 実装 ネイティブスレッドを用いて実装されていますが、現在の実装では Ruby VM は Giant VM lock (GVL) を有しており、同時に実行されるネイティブスレッドは常にひとつです。ただし、IO 関連のブロックする可能性があるシステムコールを行う場合には GVL を解放します。その場合にはスレッドは同時に実行され得ます。また拡張ライブラリから GVL を操作できるので、複数のスレッドを同時に実行するような拡張ライブラリは作成可能です。 スケジューリング Ruby のスレッドスケジューリングはネイティブスレッドのそれを利用しています。よって詳細はプラットフォームに依存します。 メインスレッド プログラムの開
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ITトレメ Sun Certified Programmer for the JAVA 2 Platform － ＠IT自分戦略研究所
Amazon.co.jp: C++ネットワークプログラミング: ネットワークアプリケーション設計に役立つACEとデザインパターン (C++in-Depth Series): ダグラス C.シュミット (著), ステファン D.ヒューストン (著), 浜田真理 (翻訳): 本
class Mutex (Ruby 3.3 リファレンスマニュアル)