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).