day09 併發程式設計

2022-09-02 01:21:13 字數 2870 閱讀 3474

一,程序

1,程序的概念

程序:正在進行的乙個過程。是個抽象的概念《程式是一堆**,程序是程式的執行過程》,保證支援偽併發,起源於作業系統,是作業系統最核心的概念。

2,多道技術

#

一 作業系統的作用:

1:隱藏醜陋複雜的硬體介面,提供良好的抽象介面

2:管理、排程程序,並且將多個程序對硬體的競爭變得有序

#二 多道技術:

1.產生背景:針對單核,實現併發

ps:現在的主機一般是多核,那麼每個核都會利用多道技術

有4個cpu,執行於cpu1的某個程式遇到io阻塞,會等到io結束再重新排程,會被排程到4個

cpu中的任意乙個,具體由作業系統排程演算法決定。

2.空間上的復用:如記憶體中同時有多道程式

3.時間上的復用:復用乙個cpu的時間片

強調:遇到io切,占用cpu時間過長也切,核心在於切之前將程序的狀態儲存下來,這樣

才能保證下次切換回來時,能基於上次切走的位置繼續執行

理論基礎

二,多程序

1,並行與併發

無論是並行還是併發,在使用者看來都是'同時'執行的,不管是程序還是執行緒,都只是乙個任務而已,真是幹活的是cpu,cpu來做這些任務,而乙個cpu同一時刻只能執行乙個任務

一 併發:是偽並行,即看起來是同時執行。單個cpu+多道技術就可以實現併發,(並行也屬於併發)

單cpu,多程序,併發舉例一

單cpu,多程序,併發舉例二

並行:同時執行,只有具備多個cpu才能實現並行

單核下,可以利用多道技術,多個核,每個核也都可以利用多道技術(多道技術是針對單核而言的

有四個核,六個任務,這樣同一時間有四個任務被執行,假設分別被分配給了cpu1,cpu2,cpu3,cpu4,

一旦任務1遇到i/o就被迫中斷執行,此時任務5就拿到cpu1的時間片去執行,這就是單核下的多道技術

而一旦任務1的i/o結束了,作業系統會重新呼叫它(需知程序的排程、分配給哪個cpu執行,由作業系統說了算),可能被分配給四個cpu中的任意乙個去執行

所有現代計算機經常會在同一時間做很多件事,乙個使用者的pc(無論是單cpu還是多cpu),都可以同時執行多個任務(乙個任務可以理解為乙個程序)。

啟動乙個程序來防毒(360軟體)

啟動乙個程序來看電影(暴風影音)

所有的這些程序都需被管理,於是乙個支援多程序的多道程式系統是至關重要的

多道技術概念回顧:記憶體中同時存入多道(多個)程式,cpu從乙個程序快速切換到另外乙個,使每個程序各自執行幾十或幾百毫秒,這樣,雖然在某乙個瞬間,乙個cpu只能執行乙個任務,但在1秒內,cpu卻可以執行多個程序,這就給人產生了並行的錯覺,即偽併發,以此來區分多處理器作業系統的真正硬體並行(多個cpu共享同乙個物理記憶體)

2,同步非同步阻塞與非阻塞。

同步:

非同步:

阻塞:

非阻塞:

#非阻塞和阻塞的概念相對應,指在不能立刻得到結果之前也會立刻返回,同時該函式不會阻塞當前執行緒。

小結:

#1. 同步與非同步針對的是函式/任務的呼叫方式:同步就是當乙個程序發起乙個函式(任務)呼叫的時候,一直等到函式(任務)完成,而程序繼續處於啟用狀態。而非同步情況下是當乙個程序發起乙個函式(任務)呼叫的時候,不會等函式返回,而是繼續往下執行當,函式返回的時候通過狀態、通知、事件等方式通知程序任務完成。

#2. 阻塞與非阻塞針對的是程序或執行緒:阻塞是當請求不能滿足的時候就將程序掛起,而非阻塞則不會阻塞當前程序

三,執行緒

1,什麼是執行緒

在傳統作業系統中,每個程序有乙個位址空間,而且預設就有乙個控制線程

執行緒顧名思義,就是一條流水線工作的過程,一條流水線必須屬於乙個車間,乙個車間的工作過程是乙個程序

車間負責把資源整合到一起,是乙個資源單位,而乙個車間內至少有乙個流水線

流水線的工作需要電源,電源就相當於cpu

所以,程序只是用來把資源集中到一起(程序只是乙個資源單位,或者說資源集合),而執行緒才是cpu上的執行單位。

多執行緒(即多個控制線程)的概念是,在乙個程序中存在多個控制線程,多個控制線程共享該程序的位址空間,相當於乙個車間內有多條流水線,都共用乙個車間的資源。

例如,北京地鐵與上海地鐵是不同的程序,而北京地鐵裡的13號線是乙個執行緒,北京地鐵所有的線路共享北京地鐵所有的資源,比如所有的乘客可以被所有線路拉。

四,多執行緒

1. 多執行緒共享乙個程序的位址空間

2. 執行緒比程序更輕量級,執行緒比程序更容易建立可撤銷,在許多作業系統中,建立乙個執行緒比建立乙個程序要快10-100倍,在有大量執行緒需要動態和快速修改時,這一特性很有用

3. 若多個執行緒都是cpu密集型的,那麼並不能獲得效能上的增強,但是如果存在大量的計算和大量的i/o處理,擁有多個執行緒允許這些活動彼此重疊執行,從而會加快程式執行的速度。

4. 在多cpu系統中,為了最大限度的利用多核,可以開啟多個執行緒,比開程序開銷要小的多。(這一條並不適用於python)

五,io模型

六,paramiko模組

1. 介紹:

paramiko是乙個用於做遠端控制的模組,使用該模組可以對遠端伺服器進行命令或檔案操作,值得一說的是,fabric和ansible內部的遠端管理就是使用的paramiko來現實。

pip3 install paramiko #在python3中

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