التخزين المحلي للخيط

في برمجة الحاسوب ، يُعدّ التخزين المحلي للخيوط ( TLS ) أسلوبًا لإدارة الذاكرة يستخدم ذاكرة ثابتة أو عامة خاصة بخيط معين . يسمح هذا المفهوم بتخزين البيانات التي تبدو عامة في نظام ذي خيوط منفصلة.

تفرض العديد من الأنظمة قيودًا على حجم كتلة الذاكرة الخاصة بالخيط، وغالبًا ما تكون هذه القيود صارمة للغاية. من ناحية أخرى، إذا كان النظام قادرًا على توفير متغير محلي للخيط بحجم عنوان ذاكرة (مؤشر)، فإن ذلك يسمح باستخدام كتل ذاكرة ذات أحجام عشوائية بطريقة محلية للخيط، وذلك بتخصيص كتلة الذاكرة هذه ديناميكيًا وتخزين عنوانها في المتغير المحلي للخيط. في أجهزة RISC ، غالبًا ما يحجز اصطلاح الاستدعاء سجل مؤشر الخيط لهذا الغرض.

على الرغم من أن استخدام المتغيرات العامة غير مستحب عمومًا في البرمجة الحديثة، إلا أن بعض أنظمة التشغيل القديمة، مثل يونكس، صُممت في الأصل لأجهزة أحادية المعالج ، وغالبًا ما تستخدم المتغيرات العامة لتخزين القيم المهمة. ومن الأمثلة على ذلك استخدام errnoالعديد من دوال مكتبة C للمتغير `var`. في الأجهزة الحديثة، حيث قد تُعدّل عدة سلاسل errnoعمليات المتغير، قد يؤدي استدعاء دالة نظام في إحدى سلاسل العمليات إلى استبدال القيمة التي تم تعيينها مسبقًا بواسطة استدعاء دالة نظام أخرى في سلسلة عمليات مختلفة، وربما قبل أن يتمكن الكود التالي في تلك السلسلة من التحقق من حالة الخطأ. الحل هو استخدام errnoمتغير يبدو وكأنه عام، ولكنه يُخزّن فعليًا في مخزن ذاكرة خاص بكل سلسلة عمليات، وهو ما يُعرف بالتخزين المحلي لسلسلة العمليات.

يتمثل الاستخدام الثاني في قيام عدة خيوط بتجميع المعلومات في متغير عام. لتجنب حالة التزامن ، يجب حماية كل وصول إلى هذا المتغير العام بواسطة قفل تبادلي (mutex ). بدلاً من ذلك، يمكن لكل خيط تجميع المعلومات في متغير خاص به، مما يلغي أي احتمال لحدوث حالة تزامن، وبالتالي يُلغي الحاجة إلى القفل. عندها، لا يتعين على الخيوط سوى مزامنة التجميع النهائي من متغيرها الخاص في متغير عام واحد.

يمكن استخدام وظيفة واجهة برمجة التطبيقات ( API) للحصول على فهرس فتحة TLS غير مستخدم ؛ وسيتم اعتبار فهرس فتحة TLS "مستخدمًا" بعد ذلك.TlsAlloc

تُستخدم الدالتان `and` لقراءة وكتابة عنوان ذاكرة إلى متغير محلي خاص بالخيط، مُحدد بواسطة فهرس خانة TlsGetValueTLS . تؤثر الدالة `and` فقط على المتغير الخاص بالخيط الحالي. ويمكن استدعاء الدالة `resource` لتحرير فهرس خانة TLS .TlsSetValueTlsSetValueTlsFree

يوجد قسم معلومات مؤشر الترابط Win32 لكل مؤشر ترابط. أحد عناصر هذا القسم هو جدول التخزين المحلي لمؤشر الترابط. ^{[ 1 ]} كل استدعاء للدالة TlsAllocيُعيد فهرسًا فريدًا في هذا الجدول. يمكن لكل مؤشر ترابط استخدام TlsSetValue(index, value)القيمة المحددة والحصول عليها بشكل مستقل عبر الدالة TlsGetValue(index)، لأن هذه الدوال تُعيّن وتبحث عن عنصر في جدول مؤشر الترابط الخاص به.

إلى جانب عائلة دوال TlsXxx، يمكن لملفات ويندوز التنفيذية تعريف قسم يُربط بصفحة مختلفة لكل خيط من خيوط العملية قيد التنفيذ. على عكس قيم TlsXxx، يمكن أن تحتوي هذه الصفحات على عناوين عشوائية وصالحة. مع ذلك، تختلف هذه العناوين لكل خيط تنفيذ، وبالتالي لا ينبغي تمريرها إلى الدوال غير المتزامنة (التي قد تُنفذ في خيط مختلف) أو إلى التعليمات البرمجية التي تفترض أن العنوان الظاهري فريد ضمن العملية بأكملها. تُدار أقسام TLS باستخدام ترحيل الذاكرة ، ويُحدد حجمها بحجم صفحة (4 كيلوبايت على أجهزة x86). لا يمكن تعريف هذه الأقسام إلا داخل الملف التنفيذي الرئيسي للبرنامج - لا ينبغي أن تحتوي مكتبات DLL على مثل هذه الأقسام، لأنها لا تُهيأ بشكل صحيح عند تحميلها باستخدام LoadLibrary.

في واجهة برمجة تطبيقات Pthreads ، يتم تحديد الذاكرة المحلية للخيط باستخدام مصطلح البيانات الخاصة بالخيط.

تُستخدم الدالتان pthread_key_createو pthread_key_deleteعلى التوالي لإنشاء وحذف مفتاح لبيانات خاصة بكل عملية. يُترك نوع المفتاح غير مُحدد ويُشار إليه بـ pthread_key_t. يمكن لجميع العمليات رؤية هذا المفتاح. في كل عملية، يمكن ربط المفتاح ببيانات خاصة بتلك العملية عبر pthread_setspecific. يمكن استرجاع البيانات لاحقًا باستخدام pthread_getspecific.

بالإضافة إلى ذلك، pthread_key_createيمكن للبرنامج اختياريًا قبول دالة تدمير تُستدعى تلقائيًا عند انتهاء الخيط، إذا لم تكن البيانات الخاصة بالخيط فارغة (NULL ). تستقبل دالة التدمير القيمة المرتبطة بالمفتاح كمعامل لتنفيذ عمليات التنظيف (إغلاق الاتصالات، تحرير الذاكرة، إلخ). حتى عند تحديد دالة تدمير، يجب على البرنامج استدعاء دالة pthread_key_deleteلتحرير البيانات الخاصة بالخيط على مستوى العملية (حيث تُحرر دالة التدمير البيانات المحلية للخيط فقط).

إلى جانب الاعتماد على المبرمجين لاستدعاء وظائف واجهة برمجة التطبيقات المناسبة، من الممكن أيضًا توسيع لغة البرمجة لدعم التخزين المحلي للخيوط (TLS).

thread_local int foo = 0 ;

ستطبع الدالة foo وأبناؤها بالصيغة الست عشرية: ( let (( *print-base* 16 )) ( foo ))

int threadLocal ; // هذا متغير خاص بالخيط. shared int global ; // هذا متغير عام مشترك بين جميع الخيوط.

__gshared int global ; // هذا متغير عام عادي.

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

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

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

var mydata_process : integer ; threadvar mydata_threadlocal : integer ;

NSMutableDictionary * dict = [[ NSThread currentThread ] threadDictionary ]; dict [ @"A key" ] = @"Some data" ;

استخدم الخيوط ؛ استخدم الخيوط::المشتركة ؛متغيري المحلي $localvar ؛ متغيري المشترك $sharedvar : مشترك ؛

متغيرات مترابطة

استوردنا مكتبة threading ، ثم أنشأنا كائناً محلياً باسم mydata ، وقمنا بتعيين قيمة x إلى 1.

Thread.current [ : user_id ] = 1​

استخدم std :: cell :: RefCell ؛ استخدم std :: thread ؛thread_local! ( static FOO : RefCell < u32 > = RefCell :: new ( 1 ));FOO.with ( | f | { assert_eq ! ( * f.borrow ( ), 1 ) ; * f.borrow_mut ( ) = 2 ; } ) ;// يبدأ كل خيط بالقيمة الأولية 1، على الرغم من أن هذا الخيط قد غيّر بالفعل نسخته من القيمة المحلية للخيط إلى 2. let t = thread :: spawn ( move || { FOO.with ( | f | { assert_eq ! ( * f.borrow ( ) , 1 ) ; * f.borrow_mut ( ) = 3 ; }); });// انتظر حتى يكتمل تنفيذ الخيط ثم قم بالخروج عند حدوث حالة ذعر t.join ( ). unwrap ( );// يحتفظ الخيط الأصلي بالقيمة الأصلية 2 على الرغم من أن الخيط الفرعي قد غيّر القيمة إلى 3 لهذا الخيط . FOO.with ( | f | { assert_eq ! ( * f.borrow ( ), 2 ); });

• OpenMP — مرفق آخر للمعالجة المتعددة للذاكرة المشتركة يدعم التخزين لكل مؤشر ترابط عبر "بنود سمات مشاركة البيانات" (انظر تحت §البنود )

• معالجة ملفات ELF للتخزين المحلي للخيوط — وثيقة حول تطبيق بلغة C أو C++ .
• مرجع قالب الفئة ACE_TSS< TYPE >
• توثيق قالب فئة RWTThreadLocal<Type>
• مقال بعنوان " استخدام التخزين المحلي للخيوط لتمرير بيانات خاصة بالخيوط " بقلم دوغ دودينز
• " التخزين المحلي للخيوط " بقلم لورانس كرول
• مقال بعنوان " ليس من اللطيف دائمًا المشاركة " بقلم والتر برايت
• الاستخدام العملي لـ ThreadLocal في جافا: http://www.captechconsulting.com/blogs/a-persistence-pattern-using-threadlocal-and-ejb-interceptors
• مجلس التعاون الخليجي"
• الصدأ"