Threads una introducción pragmática

En este repositorio, dejamos ejemplos que son usados como complemento de una capacitación acerca de cómo se manejan los threads en diferentes lenguajes.

La idea es comparar de qué forma se comportan los threads que programamos desde la perspectiva del SO.

Requerimientos

Los ejemplos pueden correrse en Linux y también con Linux en Windows usando WSDL. Las herramientas que usamos, por el momento contempla los siguientes lenguajes:

• Java: oracle 20
• Ruby:
  • MRI >= 3
  • Jruby 9.4.2.0
• Python:
  • CPython >= 3.10
  • NoGIL >= 3.9.10
• Docker y compose

Proveemos un Vagrantfile que crea una vm con todos los requisitos listos para trabajar

Trabajando con vagrant

Tenés que tener instalado vagrant y VirtualBox. Luego simplemente corrés:

vagrant up

Y la vm se creará instantáneamente con todos los requisitos listos para empezar:

• La vm tendrá 2 vCPUs y 1GB de RAM
  • Podés modificarlo, dejamos comentado por si querés experimentar con más CPU y RAM.
• Te conectás a la vm usando vagrant ssh
• Accediendo a la carpeta /vagrant de la vm, estás entrando al directorio donde clonaste éste repositorio en tu PC, siendo una carpeta compartida. Al ingresar, verás un mensaje de la consola indicando que debés habilitar direnv usando direnv allow, y a continuación las dependencias necesarias con asdf direnv install.

¡Listo! el ambiente estará listo para comenzar tus pruebas

Instalando las herramientas

Las pruebas pueden realizarse instalando manualmente los interpretes, compiladores y runtimes, o mediante asdf. Se provee un archivo .tool-versions con las versiones usadas.

Ejemplos

• 00-100-threads/: ejemplo en diferentes lenguajes que instancian 100 threads y corroboran con el comando ps qué podemos ver desde el SO.
• 01-fibonnaci/: siempre calculará la la sucesión de Fibonacci hasta un número. Elegimos esta función porque está estrechamente ligada al uso de CPU. La idea es analizar el uso de la CPU con y sin threads.
• 02-io-bound/: en este caso se invocará una llamada a un thread que haec uso intenso de escrituras al disco. Esto generará la espera de IO permitiéndonos ver cómo se comportan los threads acá.
• 03-thread-inseguro/: mostramos código no seguro respecto de la concurrencia, que funciona gracias a GIL, pero no cuando tenemos threads nativos. Es interesante ver como funcionan los ejemplos de fibonnaci con estos cambios.

Métricas con prometheus

Además de los fuentes, se provee del stack que realizará scrapping de métricas de la PC donde se corran los ejemplos usando node-exporter y prometheus.

Para iniciar el stack:

cd prometheus/
docker-compose up -d

Con docker-compose ps podemos observar el estado de los contenedores

Aguardamos termine de iniciar los contenedores y podemos acceder a un explorador de prometehus que mostrará gráficas de uso de la CPU accediendo al siguiente enlace:

a Acceso a Prometheus

El explorador de prometheus, nos permite ejecutar con el botón Execute la query en lenguaje promQL. En este link hay dos queries:

• La de arriba muestra el uso real de la CPU, que se calcula como la suma de todas las métricas disponibles de la CPU, menos la que contabiliza el tiempo libre de CPU. Se muestra una gráfica para cada core de nuestra prueba.
• La de abajo muestra el uso de iowait de cada CPU únicamente.