säiehallinta

Säiehallinta tarkoittaa ohjelman sisäisten säikeiden luomisen, aikataulutuksen, synkronoinnin ja lopettamisen hallintaa. Säikeet jakavat saman osoiteavaruuden, koodin ja monet resurssit, mikä mahdollistaa kevyemmän rinnakkaisen suorittamisen suhteessa erillisiin prosesseihin.

Säieiden toteutuksessa on eroja: kernel-säikeet (ytimeen sidotut) ovat todellisia aikataulutettavia yksiköitä, kun taas käyttäjätilan säikeet kuuluvat sovelluksen kirjastolle ja niiden aikataulutus voi riippua käyttöjärjestelmästä. Säikeiden sijaistusta voidaan kuvata eri malleilla: 1:1-malli vastaa, että jokaiselle sovelluksen säikeelle on oma kernel-säie; M:N-malli jakaa useita sovelluksen säikeitä useiden kernel-säikeiden kesken; many-to-one-mallissa useat sovelluksen säikeet ovat mapattuna yhteen kernel-säieeseen. Nykyiset suuret käyttöjärjestelmät käyttävät usein 1:1-mallia ja hyödyntävät säiepoolien kaltaisia rakenteita suorituskyvyn optimoimiseksi.

Säieiden elinkaari sisältää luomisen, suorituskyvyn tilat (valmis, ajonvarainen, estetty) ja lopetuksen. Aikataulutus voi olla preemptive tai kooperatiivinen; yleisimmin käytetty on preemptive, jossa käyttöjärjestelmä vaihtaa säiettä ajoon aikana kontekstinvaihdon avulla. Kontekstinvaihto aiheuttaa pienen viiveen, mutta mahdollistaa oikean priorisoinnin ja reagointikyvyn.

Synkronointi on keskeistä ja sen keinoja ovat mutexit, semaforit, ehdolliset muuttujat ja baarierit. Oikea synkronointi estää kilpailutilanteet, mutta virheellinen suunnittelu voi johtaa deadlockiin tai nälkiintymiseen. Debuggaus ja profilointi ovat haasteita monisäieohjelmoinnissa.

Esimerkkejä ohjelmointirajapinnoista: POSIX Threads (pthreads), Windowsin säie-API sekä korkeamman tason kielet kuten Java ja .NET. Säiehallinta on olennainen osa monisäieohjelmointia, joka parantaa suorituskykyä ja sovelluksen reaktiivisuutta.