Almacenamiento local de subprocesos

En programación informática , el almacenamiento local de subprocesos ( TLS ) es un método de gestión de memoria que utiliza memoria estática o global local a un subproceso . Este concepto permite almacenar datos que parecen ser globales en un sistema con subprocesos independientes.

Muchos sistemas imponen restricciones al tamaño del bloque de memoria local del hilo, a menudo límites bastante estrictos. Por otro lado, si un sistema puede proporcionar al menos una variable local del tamaño de una dirección de memoria (puntero), esto permite el uso de bloques de memoria de tamaño arbitrario de forma local, asignando dinámicamente dicho bloque y almacenando su dirección de memoria en la variable local del hilo. En las máquinas RISC , la convención de llamada suele reservar un registro de puntero de hilo para este fin.

Aunque el uso de variables globales generalmente se desaconseja en la programación moderna, algunos sistemas operativos antiguos, como UNIX, fueron diseñados originalmente para hardware de un solo procesador y a menudo utilizan variables globales para almacenar valores importantes. Un ejemplo es la variable errnoutilizada por muchas funciones de la biblioteca C. En una máquina moderna, donde varios hilos pueden estar modificando la errnovariable, una llamada a una función del sistema en un hilo puede sobrescribir el valor previamente establecido por una llamada a una función del sistema en un hilo diferente, posiblemente antes de que el código posterior en ese hilo diferente pueda verificar la condición de error. La solución es tener errnouna variable que parezca global, pero que se almacene físicamente en un grupo de memoria por hilo, el almacenamiento local del hilo.

Un segundo caso de uso sería el de múltiples hilos acumulando información en una variable global. Para evitar una condición de carrera , cada acceso a esta variable global tendría que estar protegido por un mutex . En cambio, cada hilo podría acumular la información en una variable local, eliminando así cualquier posibilidad de condición de carrera y, por lo tanto, la necesidad de bloqueo. Los hilos solo tendrían que sincronizar la información acumulada desde su propia variable local a una única variable global.

La función de la interfaz de programación de aplicaciones (API) TlsAllocse puede utilizar para obtener un índice de ranura TLS no utilizado ; dicho índice se considerará entonces "utilizado".

Las funciones TlsGetValuey TlsSetValuese utilizan para leer y escribir una dirección de memoria en una variable local del hilo identificada por el índice de ranura TLS . TlsSetValuesolo afecta a la variable del hilo actual. La TlsFreefunción se puede llamar para liberar el índice de ranura TLS .

Existe un bloque de información de subprocesos Win32 para cada subproceso. Una de las entradas en este bloque es la tabla de almacenamiento local del subproceso. ^{[ 1 ]} Cada llamada TlsAllocdevuelve un índice único en esta tabla. Cada subproceso puede usar TlsSetValue(index, value)y obtener de forma independiente el valor especificado a través de TlsGetValue(index), porque estos establecen y buscan una entrada en la tabla propia del subproceso.

Además de la familia de funciones TlsXxx, los ejecutables de Windows pueden definir una sección que se asigna a una página diferente para cada hilo del proceso en ejecución. A diferencia de los valores TlsXxx, estas páginas pueden contener direcciones arbitrarias y válidas. Sin embargo, estas direcciones son diferentes para cada hilo en ejecución y, por lo tanto, no deben pasarse a funciones asíncronas (que pueden ejecutarse en un hilo diferente) ni a código que asuma que una dirección virtual es única dentro de todo el proceso. Las secciones TLS se gestionan mediante paginación de memoria y su tamaño se cuantifica a un tamaño de página (4 kB en máquinas x86). Dichas secciones solo pueden definirse dentro del ejecutable principal de un programa; las DLL no deben contenerlas, ya que no se inicializan correctamente al cargarse con LoadLibrary.

En la API de Pthreads , la memoria local a un hilo se designa con el término "datos específicos del hilo".

Las funciones pthread_key_createy pthread_key_deletese utilizan respectivamente para crear y eliminar una clave para datos específicos del hilo. El tipo de clave se deja explícitamente opaco y se denomina pthread_key_t. Esta clave puede ser vista por todos los hilos. En cada hilo, la clave puede asociarse con datos específicos del hilo mediante pthread_setspecific. Los datos pueden recuperarse posteriormente utilizando pthread_getspecific.

Además, pthread_key_createopcionalmente puede aceptar una función destructora que se llamará automáticamente al finalizar el hilo, si los datos específicos del hilo no son nulos . El destructor recibe el valor asociado a la clave como parámetro para poder realizar acciones de limpieza (cerrar conexiones, liberar memoria, etc.). Incluso cuando se especifica un destructor, el programa debe seguir llamando pthread_key_deletea la función para liberar los datos específicos del hilo a nivel de proceso (el destructor solo libera los datos locales del hilo).

Además de depender de que los programadores llamen a las funciones API adecuadas, también es posible extender el lenguaje de programación para que admita el almacenamiento local de subprocesos (TLS).

hilo_local int foo = 0 ;

;;; la función foo y sus hijos imprimirán ;; en hexadecimal: ( let (( *print-base* 16 )) ( foo ))

int threadLocal ; // Esta es una variable local del hilo. shared int global ; // Esta es una variable global compartida con todos los hilos.

__gshared int global ; // Esta es una variable global común y corriente.

private static final ThreadLocal < Integer > myThreadLocalInteger = new ThreadLocal < Integer > ();

clase FooBar { [ThreadStatic] private static int _foo ; }

clase FooBar { private static System . Threading . ThreadLocal < int > _foo ; }

var mydata_process : integer ; threadvar mydata_threadlocal : integer ;

NSMutableDictionary * dict = [[ NSThread currentThread ] threadDictionary ]; dict [ @"Una clave" ] = @"Algunos datos" ;

usar hilos ; usar hilos::compartidos ;mi $localvar ; mi $sharedvar : compartido ;

Var roscado

import threading mydata = threading.local ( ) mydata.x = 1​​​

Hilo.actual [ : user_id ] = 1​

use std :: cell :: RefCell ; use std :: thread ;thread_local! ( static FOO : RefCell < u32 > = RefCell :: new ( 1 ));FOO . con ( | f | { assert_eq! ( * f . borrow (), 1 ); * f . borrow_mut () = 2 ; });// cada hilo comienza con el valor inicial de 1, aunque este hilo ya cambió su copia del valor local del hilo a 2 let t = thread :: spawn ( move || { FOO . with ( | f | { assert_eq! ( * f . borrow (), 1 ); * f . borrow_mut () = 3 ; }); });// esperar a que el hilo se complete y salir en caso de pánico t . join (). unwrap ();// El hilo original conserva el valor original de 2 a pesar de que el hilo hijo cambia el valor a 3 para ese hilo FOO . with ( | f | { assert_eq! ( * f . borrow (), 2 ); });

• OpenMP : otra herramienta de multiprocesamiento de memoria compartida que admite almacenamiento por hilo a través de "cláusulas de atributos de compartición de datos" (véase en §Cláusulas ).

• Manejo de ELF para almacenamiento local de subprocesos : documento sobre una implementación en C o C++ .
• Referencia de plantilla de clase ACE_TSS< TIPO >
• Documentación de la plantilla de clase RWTThreadLocal<Type>
• Artículo " Utilice el almacenamiento local del hilo para pasar datos específicos del hilo " por Doug Doedens
• " Almacenamiento local de subprocesos " por Lawrence Crowl
• Artículo " No siempre es agradable compartir " de Walter Bright
• Uso práctico de ThreadLocal en Java: http://www.captechconsulting.com/blogs/a-persistence-pattern-using-threadlocal-and-ejb-interceptors
• GCC ""
• Óxido ""