並行処理

Linux 概要

• 並行性と並列性の違い:
  • 並行性(Multiprocessing):複数のタスクが交互に実行されること。物理的に同時に実行される必要はない。
  • 並列性(Parallelism):複数のタスクが物理的に同時に実行されること。
• プロセスとスレッドの違い:
  • プロセス:OS から資源(メモリ空間、ファイル)を割り当てられ、独立して実行される単位。
  • スレッド:プロセス内で実行される、より軽量な実行単位。メモリ空間を共有する。
• シンクロナス（同期）とアシンクロナス（非同期）の違い:
  • 同期:タスクが完了するのを待つ。
  • 非同期:タスクがバックグラウンドで実行され、完了を待たずに次のタスクに移動。

Linux のプロセス管理

• ps, top, htop:プロセスの状態やリソース使用量を確認。
• kill, bg, fg:プロセスの制御コマンド。

Linux のスレッド管理

• POSIX スレッド（pthreads）:POSIX 準拠のスレッドライブラリ。pthread_create(), pthread_join() などの関数があります。

IPC（Inter-Process Communication）

• パイプライン、ソケット、共有メモリ、セマフォなどのメカニズム。データをプロセス間で交換。

Linux の同期処理

• ミューテックス（Mutex）:複数のスレッドが同時にリソースを利用するのを防ぐ。
• デッドロック:2 つ以上のプロセス/スレッドが相手が放棄するリソースを永遠に待つ状態。

Linux のスケジューリング

• nice と renice:プロセスの優先順位を変更。

高レベルな並行処理ツールとライブラリ

• asyncio（Python）:非同期 IO をサポートする Python のライブラリ。
• OpenMP:C/C++や Fortran で並列計算を行うための API。

実践的なプロジェクト

• 例:ウェブスクレイピング、大規模なデータ処理、シミュレーションなど、並行処理を活用するプロジェクト。