Пример ограниченного буфера с семафорами
Семафоры
Примитивы межпроцессного взаимодействия
Алгоритм Петерсона для двух процессов.
Нестрогое чередование
Глобальные переменные:
int turn; //переключатель
int N=2//кол-в процессов
Bool interested[N]//очередь кто хочет войти в КС
Процедура входа в КС
Void Enter_CS(int process)// process=0 или process=1
{
int other=1-process;
interested[process]=true;
turn= process;//кто хочет войти в КС
while (tune== process && interested[other]);//активное ожидание своей очереди
}
Процедура выхода из КС
Void leave_CS(int process)
{
interested[process]=false;
}
Процесс захотевший войти в КС вызывает процедуру Enter_CS со своим номером. Если доступ разрешен, то процесс успешно выходит из этой процедуры и продолжает выполняться. Иначе процесс ожидает завершение другого процесса.
Примитивы межпроцессного взаимодействия применяются вместо активного ожидания, в которых лишь напрасно расходуется процессорное время.
Эти примитивы блокируют процессы, в случае запрета на вход в критическую секцию.
Самая простая пара примитивов – sleep и wakeup.
Sleep – системный запрос, который блокирует вызывающий процесс, поток его не запустит другой процесс.
Wakeup – системный запрос, запускающий процесс, определяемый в атрибутах запроса.
#define N 100 Массивное количество элементов в буфере
Int count = 0; Текущее количество элементов в буфере
Void procedure(Void)
{
int : item;
While ( TRUE ) бесконечный
{
Item = produce_item(); сформировать следующий элемент
If (count == N) sleep; если буфер полный, то уйти в ожидание
Insert_item(item); поместить элемент в буфер
Count = count+1; увеличить количество элементов в буфере
If (count ==1) wakeup(consumer); был ли буфер пуст
}
}
Void consumer(void)
{
int : item;
While ( TRUE ) бесконечный цикл
{
If (count==0) sleep();если буфер пуст, то уйти в ожидание
Item = remove_item( ); забрать элемент из буфере
Count = count-1; уменьшить счетчик количества элементов в буфере
If (count ==N-1) wakeup(produser); был ли буфер полон
Consume_item(item); отправить элемент на печать
}
}
Семафор – это целая переменная, над которой можно совершать только три действия:
1. Можно инициализировать в неотрицательное значение
2. Уменьшать значение Down. Если процесс становиться <=0 процесс засыпает.
3. Увеличение значения UP. Если до увеличения процесс спал, он просыпается.
Семафор это объект ядра.
Первый семафор f – подсчет заполненых элементов буфера. Второй е-подсчет пустых сегментов. Третий Т – дл предотвращения ситуации одновременного доступа к буферу – двоичный семафор.
Начальное состояние ф=0, е=N, Т=1.
Поток писатель сначала проверяет условие единоличного доступа к буферу Down(T). Если Т=0, уходит спать. Если Т>0, уменьшает Т и выполняет операцию DOWn(e) для проверки наличия свободного элемента буфера. Если е=0, то поток-писатель засыпает. Если е больше 0 , то уменьшается число свободных буферов и записывается информация в очередной свободный буфер (увеличивается число занятых буферов UP(F)). Освобождается доступ к буферу команодй Up(t).
Поток читатель сначала проверяет условие единоличного доступа к буферу Down(T). Если Т=0, уходит спать. Если Т>0, уменьшает Т и выполняет операцию DOWn(e) для проверки наличия свободного элемента буфера. Если f=0, то поток-читатель засыпает. Если е больше 0 , то уменьшается число свободных буферов и записывается информация в очередной свободный буфер (увеличивается число занятых буферов UP(e)). Освобождается доступ к буферу командой Up(t).