Concurrency an der Universität Duisburg-Essen

Karteikarten und Zusammenfassungen für Concurrency an der Universität Duisburg-Essen

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Was ist Concurrency?

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Unterschied zwischen paralleler und nebenläufiger Ausführung

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Was ist ein nebenläufiges Programm?
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Was ist Fairness?

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Safety und Liveness

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Was ist der kritische Abschnitt?

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Kriterien für den kritischen Abschnitt
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Procuder-Consumer-Problem

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Condition Variablen Warteschlangen

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Fehlertypen Konsens

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Rust- Grundlagen
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Concurrency

Was ist Concurrency?
Zwei oder mehrere Events laufen SCHEINBAR parallel

Concurrency im Alltag:
Multitasking: Schedular im Betriebssystem, Input/ Output, Multithreading
mehrere Rechner: verteilte Systeme, spezieller Prozessor, Multiprozessorsysteme

Herausforderung von nebenläufige Programmierung: Synchronisation und Kommunikation von Prozessen

Concurrency

Unterschied zwischen paralleler und nebenläufiger Ausführung
Parallel: Programme werden auf mehrere Prozessoren verteilt

nebenläufig: ein Prozessor, der zwischen den Programmen dynamisch wechselt

Concurrency

Was ist ein nebenläufiges Programm?
Endliche Menge von sequentiellen Prozessen

Abarbeitung von atomaren Anweisungen
Anweisungen beliebig verschachtelt
Ausführung ist Resultat einer möglichen Durchführung —> Szenario

führt nur manchmal zum erwartenden Resultat
—> Programmierfehler schwer reproduzierbar
—> Debuggen schwer

Concurrency

Was ist Fairness?
Atomare Anweisungen, welche kontinuierlich in einem Prozess aktiviert ist, nach endlichen Schritten ausgeführt werden

wird im Betriebssystem definiert

keine Voraussetzung für Scheduling

Concurrency

Safety und Liveness
Safety: Eigenschaft, die immer erfüllt sein muss —> Niemals ist etwas „Schlechtes“ erfüllt

Liveness: Eigenschaft, die nach endlichen Schritten erfüllt wird und sollte für alle Kombinationen gelten —> etwas gutes trifft ein

Achtung: wenn Liveness nicht erfüllt ist, dass muss Safety NICHT automatisch erfüllt sein

Concurrency

Was ist der kritische Abschnitt?
Mehrere Prozesse greifen auf eine gemeinsame geteilte Ressource zu

Ressourcen, die im Initialisierungscode oder im Abschlusscode verwendet werden, dürfen weder im kritischen noch im nicht-kritischen Abschnitt verändert werden

Concurrency

Kriterien für den kritischen Abschnitt
Mutual Exclusion: Niemals mehr als ein Prozess gleichzeitig im kritischen Abschnitt —> Safety- Eigenschaft

Freedom from Deadlock: wenn ein oder mehr Prozesse in kritischen Bereich eintreten wollen, dann muss einer der Prozess in den kritischen Abschnitt eintreten —> Liveness- Eigenschaft

Freedomm from Starvation: wenn ein Prozess in den kritischen Abschnitt eintreten will, muss genau dieser Prozess nach endlichen Schritten in den kritischen Abschnitt eintreten —> Liveness-Eigenschaft

Concurrency

Procuder-Consumer-Problem
Procuder erzeugen Daten und leiten Daten an Consumer weiter (produce)

Consumer verarbeiten Daten, welche von den Producern erzeugt werden (consume)

Erzeuger führt die Anweisung appen, um ein Datenelement an Ende der Queue/ des Buffers anzuhängen

Verbraucher nutzen Anweisung take, um am Anfang der Queue ein Datenelement herauszunehmen

Leerer Speicher: Verbrauch können KEIN ELEMENT aus dem leeren Speicher entnehmen

Voller Speicher: Erzeuger kann KEIN ELEMENT an einen vollen Buffer anhängen

Concurrency

Condition Variablen Warteschlangen
4 Warteschlangen
—> Condition Queue: blockierte Prozesse, die eine waitC-Anweisung ausgeführt haben
—>Wait-Queue (W): wenn signalC ausgeführt wird, kommt der dadurch entlocktest Prozess in die Wait-Queue
—> Signal-Queue (S): Prozess, der signalC ausführt
—> Entry-Qübe (E): Prozess, der in den Monitor eintreten will

Prioritäten
—> E hat höhere Priorität als W oder S
—> E=W<S
—>E<S<W

Concurrency

Fehlertypen Konsens
1. Crash Failures —>zu einem beliebigem Zeitpunkt stoppt ein betrügerischer General Nachrichten zu verschicken

2. Byzantinischer Fehler —> Ein betrügerischer General sendet beliebige Nachrichten

Concurrency

Rust- Grundlagen
Datentypen:
—> Wahrheitswerte Bool
—> Ganze Zahlen mit Vorzeichen i8, i16, i32, i64, i128
—> Ganze Zahlen ohne Vorzeichen u8, u16, u32, u64, u128
–> Fließkommazahlen f32, f64
–> Zeichenkette str
—> String
—> Vec

Operatoren
—> Mathematisch
—> Logisch

Verzweigung
if Bedingung {
//code}
else in Bedingung2 {
//code}
Else {code}

Schleifen
- for a in b {//code}
- while Bedingung {//code}

Concurrency

Rust- Ownership
Wichtiges Konzept
—> memory safety
—> concurrency

jeder Wert gehört zu einer Variable —> Owner

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