آموزش قسمت A - Multithreading & Thread Synchronization - Pthreads

سرفصل ها و درس ها

شروع کار با Multi-threading Getting Started With Multi-Threading

• دستور کار و پیش نیازها Agenda and Prerequisites

• Thread چیست؟ What is a Thread ?

• عضویت در گروه تلگرام Join Telegram Group

• دسترسی به کد برای این دوره Code Access for this Course

• سلام جهان سابق - قسمت 1 Hello World Ex - Part 1

• سلام جهان سابق - قسمت 2 Hello World Ex - Part 2

• شرایط مسابقه در ایجاد موضوع Race Condition on Thread Creation

• پایان تاپیک Thread Termination

• پایان رشته اصلی ( ). main( ) thread termination

• به اشتراک گذاری منابع Resource Sharing

• Thread Stack Memory Mgmt Thread Stack Memory Mgmt

• زمان بندی موضوع Thread Scheduling

همزمانی در مقابل موازی (بخش تئوری) Concurrency Vs Parallelism (Theory Section)

• درک همزمانی (قیاس) Understanding Concurrency (Analogy)

• درک موازی (قیاس) Understanding Parallelism (Analogy)

• درک تکینگی (قیاس) Understanding Singularism (Analogy)

• قیاس <--> جهان چند رشته ای (نقشه برداری) Analogy <--> Multithreading World (Mapping)

• محیط چند رشته ای Multithreading Environment

• چرا به Concurrency نیاز داریم؟ Why do we need Concurrency ?

• طراحی فرآیند همزمان - مثال 1 Concurrent Process Design - Example 1

• طراحی فرآیند همزمان - مثال 2 Concurrent Process Design - Example 2

• چرا Thread ها را فرآیندهای سبک وزن می نامند؟ Why Threads are called Light Weighted Processes ?

• کارهای همپوشانی و غیر همپوشانی Overlapping and Non-Overlapping Work

• نتیجه گیری و جمع بندی Conclusion and Summarization

• سوالات احتمالی مصاحبه Probable Interview Questions

موضوعات قابل اتصال و جدا شده Joinable and Detached Threads

• موضوعات قابل پیوستن Joinable Threads

• موضوعات جدا شده Detached Threads

• موضوعات قابل پیوستن در عمل Joinable Threads in Action

• به چه کسی بپیوندیم؟ Whom to Join ?

• پیاده سازی الگوریتم Map-Reduce - بیان مسئله Implementing Map-Reduce Algorithm - Problem Statement

• چه زمانی موضوع قابل اتصال/جدا شده ایجاد کنیم؟ When to Create Joinable/Detached Thread ?

• تکلیف تمرین Practice Assignment

ارتباط بین رشته ای Inter Thread Communication

• ارتباط بین رشته ای Inter Thread Communication

• انتقال محاسبات Transfer of Computation

• انتقال محاسبات - مثال Transfer of Computation - Example

• باز کردن دروازه‌ها برای مدل مشترک ناشر Opening Gates to Publisher Subscriber Model

بگذارید به تعطیلات برویم! آری Let us go on Vacations ! yaay !

• تعطیلات! آن را از دست ندهید! Vacations ! Dont miss it !

زنجیره های اطلاع رسانی Notification Chains

• زنجیره های اطلاع رسانی - مقدمه Notification Chains - Introduction

• NFC - نمایش تصویری NFC - Pictorial Representation

• NFC - ساختار داده NFC - Data Structure

• پیاده سازی NFC NFC Implementation

• تکلیف - NFC مقداری بهبود Assignment - NFC Some Enhancement

• دنیای واقعی - بیان مشکل در NFC - مدل مشترک ناشر Real World - Problem Statement On NFC - Publisher Subscriber Model

• راه اندازی یک منبع داده Setting up a Data Source

• راه اندازی ناشر Setting Up the Publisher

• راه اندازی مشترک Setting up the Subscriber

• اشتراک و اطلاع رسانی Subscription and Notification

• تکلیف اجباری Mandatory Assignment

• اجرای اشتراک Implementing Subscription

• اجرای ابلاغیه Implementing Notification

• نسخه ی نمایشی نهایی! Final Demo !

لغو موضوع - ناهمزمان Thread Cancellation - Asynchronous

• چرا لغو موضوع؟ Why Thread Cancellation ?

• درک لغو موضوع - حالت ناهمزمان Understanding Thread Cancellation - Asynchronous Mode

• لغو موضوع ناهمزمان - برنامه پایه آزمایشی Asynchronous Thread Cancellation - Demo Base Program

• لغو ناهمزمان - تغییرات کد Asynchronous Cancellation - Code Changes

• مشکل نشت منبع موضوع Thread Resource Leaking Problem

• فساد ساختار داده - متغیرها Data Structure Corruption - Invariants

• لغو موضوع باعث بن بست می شود Thread Cancellation Causing Deadlocks

• مدیریت نشت منابع در لغو موضوع Handling Resource Leaking on Thread Cancellation

• تغییرات کد و نسخه ی نمایشی Code Changes and Demo

• استفاده از کنترل کننده های پاکسازی Cleanup handlers Usage

لغو موضوع - به تعویق افتاد Thread Cancellation - Deferred

• درک لغو معوق Understanding Deferred Cancellation

• اجرای لغو معوق Deferred Cancellation Implementation

موضوعات شنونده Listener Threads

• موضوعات شنونده - تفویض مسئولیت Listener Threads - Responsibility Delegation

• آماده سازی اجرا Preparation of Implementation

• API های شبکه و نسخه ی نمایشی Network APIs and Demo

• اجرای برنامه چند شنونده Multi - Listener Application Implementation

• موضوع شنونده - Quick Code Walk Listener Thread - Quick Code Walk

• تکلیف - بیایید اضافه کنیم Assignment - Let's Add on

همگام سازی موضوع - شروع به کار Thread Synchronization - Getting Started

• همگام سازی موضوع Thread Synchronization

• ناحیه ی بحرانی Critical Section

• موتکس ها Mutexes

• Mutex چگونه کار می کند؟ How Mutex Works ?

• قوانین Mutex Mutex Rules

• قفل Mutex - قفل کد Mutex Locking - Code Locking

• قفل Mutex - قفل داده ها Mutex Locking - Data Locking

• API های Mutex Posix Mutex Posix APIs

• Mutexes در عمل - بیان مشکل Mutexes in Action - Problem Statement

• Mutexes در عمل - استقرار حذف متقابل Mutexes in Action - Deploying Mutual Exclusion

• تکلیف در Mutexes و CS Assignment on Mutexes & CS

بن بست ها Deadlocks

• بن بست ها Deadlocks

• چهار شرط لازم برای بن بست Four Necessary Conditions for Deadlocks

• سفارش قفل Mutex باعث بن بست می شود Mutex Lock Ordering Causing Deadlocks

متغیرهای شرط Condition Variables

• شروع کار با CV Getting Started with CV

• درک متغیرهای شرط Understanding Condition Variables

• متغیرهای شرط در مقابل Mutex Condition Variables Vs Mutex

• استفاده از متغیرهای شرط - انتظار و سیگنال Using Condition Variables - Wait & Signal

• وظیفه Assignment

• همگام سازی موضوعات مصرف کننده تولید کننده Producer Consumer Threads Synchronization

• بیداری جعلی چیست؟ What is Spurious Wake Up ?

• بیداری ساختگی - همگام سازی موضوعات مصرف کننده تولید کننده Spurious Wake Up - Producer Consumer Threads Synchronization

• سوالات تکلیف Assignment Questions

• درک شبه کدها از طریق قیاس دنیای واقعی Understanding Pseudocodes through Real World Analogy

• رزومه اختصاصی در مقابل منبع خاص Thread specific Vs Resource Specific CV

• پخش رزومه Broadcasting a CV

• زمان آزمایشگاه - اجرای مصرف کننده تولید کننده Lab Time - Implement Producer Consumer

• راه اندازی برنامه سوال Question Program Setup

• مصرف کننده تولید کننده - پیاده سازی راه حل گام به گام Producer Consumer - Solution Implementation Step by Step

• تکلیف - درک خود را آزمایش کنید Assignment - Test your Understanding

• از بیداری جعلی با شرایط متعدد اجتناب کنید Avoid Spurious Wake with Multiple Conditions

مسئله فیلسوف غذاخوری Dining Philosopher Problem

• توضیح بیان مسئله Problem Statement Explanation

• تنظیم ساختار داده Data Structure Setup

• تنظیم برنامه تکلیف Assignment Program Setup

• راه حل - نقشه راه Solution - RoadMap

• راه حل قسمت 1: پیاده سازی philosopher_fn( ) Solution Part 1 : Implementing philosopher_fn( )

• راه حل قسمت 2: پیاده سازی philosopher_release_both_spoons( ) Solution Part 2 : Implementing philosopher_release_both_spoons( )

• راه حل قسمت 3: پیاده سازی philosopher_get_access_both_spoons( ) Solution Part 3 : Implementing philosopher_get_access_both_spoons( )

• راه حل قسمت 4: آزمایش و نتیجه گیری Solution Part 4 : Test and Conclude

موانع نخ Thread Barriers

• مقدمه موانع موضوع Thread Barriers Introduction

• عملکرد مانع نخ Thread Barrier Functioning

• ساختارهای داده مانع نخ Thread Barrier Data Structures

• Thread Barrier APIs Thread Barrier APIs

• پیاده سازی Thread Barrier Wait ( ). Thread Barrier Wait ( ) Implementation

• نسخه ی نمایشی مانع موضوع Thread Barrier Demo

قفل چرخشی Spin Locks

• قفل چرخشی Spin Locks

سمافورها Semaphores

• مقدمه و قیاس Introduction & Analogy

• سمافور در مقابل موتکس Semaphore Vs Mutex

• Semaphore APIها و نمونه کار Semaphore APIs and Working Example

• سمافور - نمونه سلام جهان Semaphore - Hello World Example

• مشکل جایگزینی شدید Strict Alternation Problem

• مسائل ساده مبتنی بر سمافور Semaphore based Simple Problems

سمافورها - پیاده سازی داخلی Semaphores - Internal Implementation

• Semaphores پیاده سازی داخلی Semaphores Internal Implementation

• درک متغیر شمارنده سمافور Understanding Semaphore Counter Variable

• پیاده سازی سمافور Semaphore Implementation

• انواع سمافورها Types of Semaphores

• سمافورهای قوی و ضعیف Strong and Weak Semaphores

• سوالات تکلیفی در سمافورها Assignment Questions on Semaphores

Mutexes/Locks بازگشتی Recursive Mutexes/Locks

• Mutex بازگشتی چیست؟ What is Recursive Mutex ?

• سناریوی عملی استفاده از قفل های انزوا Practical Scenario of Using Reclusive Locks

• تکلیف - پیاده سازی داخلی Rec Mutex Assignment - Rec Mutex Internal Implementation

• Mutex بازگشتی - تعریف ساختار داده Recursive Mutex - Data Structure Definition

• rec_mutex_lock() پیاده سازی API rec_mutex_lock() API Implementation

• rec_mutex_unlock() پیاده سازی API rec_mutex_unlock() API Implementation

قفل خواندن و نوشتن Read-Write Locks

• در این بخش چیست؟ What in this Section ?

• درک قفل خواندن/نوشتن Understanding Read/Write Locks

• API های POSIX POSIX APIs

• برنامه نمونه نمایشی Demo Example Program

• RW Lock Self Implementation - شروع RW Lock Self Implementation - Begin

• ساختار داده RW LOCK سفارشی Custom RW LOCK Data Structure

• اجرای Lock API را بخوانید Read Lock API Implementation

• Write Lock API Implementation Write Lock API Implementation

• RW lock Unlock API پیاده سازی RW lock Unlock API Implementation

• وظیفه Assignment

• اعتبار سنجی اجرای قفل RW ما Validating our RW lock Implementation

اجرای Thread Safe بسیار همزمان CRUD عملیات Implement Thread Safe Highly Concurrent CRUD Operations

• عملیات CRUD - مقدمه CRUD Operations - Introduction

• جنبه های عملکرد با قفل های گسترده تر Performance Aspects with Wider Locks

• اهداف CRUD CRUD Goals

• ابزارهایی که برای پیاده سازی Thread Safe و بسیار همزمان عملیات CRUD نیاز داریم Tools We need to Implement Thread Safe and Highly Concurrent CRUD Operations

• درک مرجع شمارش Understanding Reference Counting

• Reference Count APIs Reference Count APIs

• نمونه‌های استفاده از تعداد رفراندوم Ref Count Usage Examples

• CRUD: قوانین قفل کردن CRUD : Locking Rules

• CRUD: الگوریتم برای عملیات READ & UPDATE (WRITE). CRUD : Algorithm for READ & UPDATE ( WRITE ) Operation

• راه اندازی پروژه نمونه آزمایشی Setting Up Demo Example Project

• CRUD: الگوریتم برای عملیات READ & UPDATE - پیاده سازی CRUD : Algorithm for READ & UPDATE Operation - Implementation

• CRUD: الگوریتم برای عملیات ایجاد CRUD : Algorithm for CREATE Operation

• CRUD: الگوریتم برای عملیات DELETE CRUD : Algorithm for DELETE Operation

• بحث های مثال CRUD CRUD Example Discussions

• نسخه نمایشی نهایی - Crud_algo.c Final Demo - Crud_algo.c

• در مورد Deadlocks چطور؟ آیا می تواند در راه حل CRUD ما اتفاق بیفتد؟ What about Deadlocks ? Can it Happen in our CRUD solution ?

پیوست A: فهرست پیوندی مبتنی بر چسب Appendix A : Glue Based Linked List

• معرفی Introduction

• تعریف GLThread GLThread Definition

• تفاوت تصویری Pictorial Difference

• آفست فیلد ساختار Structure Field Offset

• درج گره Node Insertion

• تکرار Iteration

• حذف گره Node Removal

• Code Walk - نسخه ی نمایشی Code Walk - Demo

• مشکلات لیست پیوندی سنتی Traditional Linked List Problems

• مزایای GLThread GLThread Benefits

پاداش - آب نبات بگیرید! Bonus - Get some Candies !

• دوره های من را به صورت رایگان دریافت کنید Get My Courses for Free