Concurrency

• Mutual exclusion: exclusief gebruik van resources.
• Incremental acquisition: een proces houdt eerder verkregen resources vast terwijl het wacht op een nieuwe resource.
• No preemption: resources kunnen niet van een proces ontnomen worden.
• Circular waiting: er is een cirkel van processen en resources waarin elk proces wacht op resources die door een volgend proces in de cirkel worden vastgehouden.

[T10.3.3.]

• Ignore deadlocks.
• Detect deadlocks and recover from them.
• Prevent deadlocks, door een of meer voorwaarden voor het optreden van deadlock te verwijderen.
• Avoid deadlocks, door bij de toewijzing van resources rekening te houden met de toekomstige vraag naar resources.

[T10.3.3]

Het ene proces kan geen variabelen wijzigen die door het andere proces geïnspecteerd of gewijzigd worden.

[T10.4.1]

Een parallel programma heeft de safety property als zijn kritieke secties in de tijd gezien niet overlappen. Alle opdrachten met betrekking tot een resource hebben een normaal, sequentieel effect.

[T10.4.2]

Bounded nondeterminism houdt in dat de uitkomst van een berekening weliswaar onvoorspelbaar is, maar binnen een vast bereik van uitkomsten valt.

[T10.4.2]

Een heavyweight proces staat op zichzelf en heeft zijn eigen resources, terwijl een leightweight proces (thread) deel uitmaakt van een ander proces en gebruikt maakt van de resources van dit andere proces.

Context switching tussen heavyweight processen geeft aanzienlijk meer overhead dan context switching tussen threads.

[T10.5]

• Het verhogen van de snelheid van de uitvoering van programma's;
• Het modelleren van simultane aspecten in de werkelijkheid;
• De beschikbaarheid van moderne computerarchitecturen die parallellisme ondersteunen

• De wait- en signaloperaties zijn niet commutatief; een wait-operatie moet altijd vooraf gaan aan een signal-operatie;
• Na een signal-operatie worden alle wachtende processen hervat, terwijl er uiteindelijk maar één proces verder kan.
• Events bieden geen oplossing voor wederzijdse uitsluiting van processen.

• Message passing
• Remote procedure calls/remote method invocation
  

• Conditionele kritieke gebieden
• Monitors
• Rendezvous

• Parallelle programma's kunnen non-deterministisch zijn
• Parallelle programma's kunnen snelheidsafhankelijk zijn
• Er kan deadlock optreden
• Er kan starvation optreden

• Onafhankelijke processen
• Wedijverende processen: de processen eisen beide exclusieve toegang tot een gemeenschappelijke hulpbron
• Communicerende processen: het ene proces proces produceert data die het andere proces consumeert

• Eliminate incremental acquisition: eisen dat een proces alle hulpbronnen in één keer claimt
• Eliminate circulair waiting: de hulpbronnen kunnen alleen in een bepaalde volgorde worden aangevraagd

• Een procedure-aanroep wordt direct verwerkt, terwijl een entry-aanroep moet wachten tot een rendezvous met de aangeroepen task plaatsvindt.
• Een proces kan een procedure aanroepen die nog in uitvoering is door een ander proces, terwijl een accept-opdracht slechts door één proces tegelijk wordt verwerkt.
• De volgorde van afhandeling van procedureaanroepen wordt bepaald door de aanroepende processen, terwijl de volgorde van afhandeling van entry-aanroepen door het aangeroepen proces wordt bepaald.

• Met behulp van de spin lock-operaties acquire en relinquish;
• Het gebruik van een (binaire) semafoor met de operaties wait en signal

• Ongebufferde, synchrone message passing;
  
• Zender en ontvanger moeten op elkaar wachten;
• Het moment waarop de ontvanger in staat is om een bericht van de zender in ontvangst te nemen wordt ontmoetingspunt of rendezvous genoemd;
  
• Communicatie via een eenrichting- of tweerichtingenkanaal.

• Vergeten om een lock te nemen
• Teveel locks nemen
• De verkeerde locks nemen
• De locks in een verkeerde volgorde nemen
• Foutherstel is lastig te realiseren
• Vergeten om te signaleren of om een conditievariabele opnieuw te testen
• Locks en conditievariabelen gaan niet samen met modulair programmeren

• Input/Output
• Wijzigen van de waarde van een veranderbare variabele

• Haskell is primair een functionele taal
• Er wordt zichtbaar gemaakt of een functie wel of geen side effects heeft
• Actions zijn eersteklas waarden

• Atomicity: het effect van de betreffende acties wordt in één keer zichtbaar voor andere threads
• Isolation: de toestand van het systeem wordt tijdens het uitvoeren van de acties gefixeerd en kan dus niet beïnvloed worden door andere threads.

Beide soorten actions hebben side effects, maar bij een STM-action zijn deze beperkt tot het lezen en schrijven van TVar's.

[C11.bijlage 2]

Dit wordt niet voorkomen. Als na het uitvoeren van een block met STM-actions uit de transaction log blijkt dat TVar's door andere threads zijn gewijzigd, wordt het proces herhaald. Pas als de TVar's niet meer zijn gewijzigd, worden de acties uit transaction definitief uitgevoerd (commit).

[C11.bijlage 2]

• Haskell maakt onderscheid tussen code met side effects en code zonder side effects
• Actions zijn eersteklas waarden
• Threads zijn uiterst lichtgewicht

[C11.bijlage 2]

Tijdens het uitvoeren van een atomatically-block worden alle acties met betrekking tot TVar's geregistreerd in een logfile. Pas als blijkt dat de TVar's niet door andere threads zijn gewijzigd worden alle acties uit de log in één keer, dus atomair, uitgevoerd (commit).

[C11.bijlage 2]

• STM is modulair: STM-acties kunnen worden samengevoegd zonder omkijken naar de code
• STM-acties kunnen worden samengevoegd tot een samengestelde actie met dezelfde atomaire eigenschappen
• Er wordt geen gebruik gemaakt van locks met bijbehorende nadelen
• Het typesysteem garandeert dat TVar's niet buiten een atomair block gebruikt kunnen worden

[C11.bijlage 2]