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Dans un système d'exploitation, une barrière est une primitive de synchronisation qui garantit qu'un ensemble de threads ou de processus atteignent tous un point spécifique de leur exécution avant que l'un d'entre eux ne soit autorisé à poursuivre au-delà de ce point. Pensez-y comme à un portail :tout le monde doit arriver au portail avant son ouverture, permettant à chacun de procéder simultanément (ou de manière coordonnée selon la mise en œuvre spécifique de la barrière).
Voici une répartition :
* Objectif : Les barrières empêchent les conditions de concurrence et garantissent que certaines opérations sont effectuées dans un ordre spécifique, même en cas d'exécution simultanée. Ceci est particulièrement crucial lorsqu’il s’agit de ressources ou de données partagées où l’ordre des opérations est important pour l’exactitude.
* Comment ça marche : Chaque thread/processus participant à la barrière appelle une fonction barrière. Cette fonction bloque le thread jusqu'à ce qu'un nombre spécifié de threads/processus aient appelé la fonction barrière. Une fois ce nombre atteint, tous les threads/processus en attente sont libérés simultanément (ou selon une stratégie définie).
* Cas d'utilisation :
* Calculs parallèles : Couramment utilisé dans les algorithmes parallèles où un groupe de threads effectue des calculs indépendants et doit ensuite se synchroniser avant de combiner leurs résultats.
* Pipelines à plusieurs étages : Utilisé dans le traitement du pipeline où une étape attend la fin de toutes les étapes précédentes avant de commencer.
* Synchronisation dans les simulations : Garantit que les différentes parties d’une simulation se déroulent de manière synchronisée.
* Types de barrières :
* Barrière simple : Une barrière de base où tous les threads/processus doivent atteindre la barrière avant que quiconque puisse continuer.
* Barrière de comptage : Une barrière plus flexible où un nombre spécifique de threads/processus (pas nécessairement tous) doivent atteindre la barrière avant d'être libérés.
* Mise en œuvre : Les barrières peuvent être implémentées à l'aide de diverses primitives de synchronisation telles que des sémaphores, des mutex et des variables de condition. L'implémentation spécifique dépend du système d'exploitation et des exigences de l'application.
Exemple de scénario :
Imaginez un algorithme de traitement d'image parallèle dans lequel plusieurs threads traitent chacun une partie de l'image. Une barrière serait utilisée après chaque étape de traitement pour garantir que tous les threads ont fini de traiter les parties qui leur sont attribuées avant le début de l'étape suivante. Cela empêche une étape ultérieure de fonctionner sur des données incomplètes.
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