Семафоры и синхронизация в ранних реализациях системы UNIX
Синхронизация в ранних реализациях системы UNIX для многопроцессорных машин строилась в основном на использовании семафоров Дейкстры (Dijkstra's semaphores) [6]. Их иногда также называют семафорами со счетчиком (counted semaphores). Семафоры — это переменные целого типа, поддерживающие две основные операции, Р() и VQ. Операция Р() декрементирует (уменьшает на единицу) значение семафора и блокирует процесс, если результат меньше нуля.
Также может иметь смысл заглянуть на сайт mosremont-kvartir.ru, ведь именно там можно узнать много нового на тему http://mosremont-kvartir.ru/. Тема недорогой ремонт квартир в Москве может показаться на первый взгляд незначительной и даже не тематичной. Но стоит посетить сайт mosremont-kvartir.ru, и тема недорогой ремонт квартир в Москве начинает проявлять себя с неожиданной стороны и вызывает всё больший интерес. Дело в том, что тема недорогой ремонт квартир в Москве очень подробно представлена на сайте mosremont-kvartir.ru. Трудно найти более детальное освещение темы недорогой ремонт квартир в Москве чем это сделано на сайте mosremont-kvartir.ru. Спасибо сайту mosremont-kvartir.ru за такое доскональное преподнесение темы недорогой ремонт квартир в Москве.
Операция V() инкрементирует переменную семафора. Если результат меньше или равен нулю, то она разбудит процесс, заблокированный по нему (если таковой существует). Листинг 7.1 показывает пример использования этих операций, а также функцию initsem(), применяемую для инициализации семафора, и функцию СР(), являющуюся версией Р() и производящую блокировку.
Неделимость операций над семафорами обеспечивается ядром, даже в случае использования многопроцессорных систем. Таким образом, если две нити одновременно попытаются произвести какие-либо операции над одним и тем же семафором, то действия второй начнутся только после того, как произойдет завершение или блокировка процедур первой нити. Операции Р() и VQ аналогичны sleep и wakeup, по имеют отличающуюся от них семантику. Команда СР() позволяет запрашивать семафоры без блокировки и может быть использована обработчиками прерываний или другими функциями, для которых блокировка нежелательна. Операцию СР() также можно использовать для предупреждении взаимоблокировки в тех случаях, при которых использование стандартной операции Р() может привести к их возникновению.
Семафоры как средство взаимного исключения
Пример, приведенный в листинге 7.2, показывает, как можно использовать семафоры для взаимного исключения по ресурсу. Семафор можно ассоциировать с совместно используемыми ресурсами, например взаимосвязанным списком, и присвоить ему значение 1 при инициализации. Для блокировки ресурса нить выполняет операцию Р(), для его освобождения — VQ. Первое применение Р() установит значение семафора в ноль, следовательно, все последующие вызовы этой операции приведут к блокировке. При вызове V() значение семафора будет инкрементировано, следовательно, одна из заблокированных ранее нитей будет разбужена.
Листинг 7.3 демонстрирует пример использования семафоров для организации ожидания события. Для этого семафор должен быть установлен при инициализации в значение «ноль». Тогда нить, производящая операцию Р(), будет заблокирована. При наступлении события каждая приостановленная нить должна выполнить VQ. Это можно реализовать при помощи вызова V(), производимого единожды после возникновения ожидаемого события, и применения той же операции VQ каждой нитыо после пробуждения.
Семафоры можно использовать для размещения различных исчисляемых ресурсов, таких как заголовки блоков сообщений в библиотеке STREAMS. Как показано на примере в листинге 7.4, для этого семафор при инициализации получает значение, равное допустимому количеству экземпляров ресурса. При его запросе нить вызывает операцию Р(), при освобождении — V(). Таким образом, значение семафора показывает текущее количество доступных экземпляров ресурса. Если значение отрицательно, то абсолютное значение семафора равно количеству ожидающих запросов ресурса (или блокированных нитей). Представленный алгоритм является решением проблемы взаимосвязи производителей-потребителей ресурсов.
Недостатки семафоров
Семафоры представляют собой достаточно гибкие, расширяемые компоненты, при помощи которых можно решать различные проблемы синхронизации, но они обладают несколькими недостатками, не позволяющими применять их в некоторых ситуациях. Во-первых, семафоры являются компонентами высокого уровня, основанными на элементах более низкого уровня, обладающих свойством неделимости и механизмами блокировки. Для того чтобы сохранить неделимость операций Р() и V() на многопроцессорных системах, необходимо гарантировать их выполнение на низком уровне, обладая при этом эксклюзивным доступом к объекту семафора. Блокировка и возобновление работы требуют проведения контекстных переключений и манипуляций с очередями сна и планирования, что делает выполнение этих операций очень медленным. Такая скорость может быть приемлема для ресурсов, удерживаемых на большие промежутки времени, однако совершенно не подходит для объектов, требуемых на малое время.
Семафоры не предоставляют информации о том, какая конкретная нить блокируется вследствие проведения операции Р(). Чаще всего это не важно, но в некоторых случаях отсутствие информации о блокируемой нити является критичным. Например, буфер кэша в системе UNIX использует функцию getblkQ для просмотра конкретного дискового блока, размещенного в кэше. Если необходимый блок обнаружен, вызов getblk() попытается заблокировать его путем проведения операции Р(). Если выполнение Р() приведет к переходу нити в режим ожидания (так как блок окажется уже занятым), то при возобновлении ее работы может возникнуть ситуация, когда требуемый буфер содержит уже совершенно другой блок. За время ожидания необходимый блок может оказаться уже в совершенно ином месте буфера. Таким образом, после окончания работы Р() вполне вероятно, что нить заняла совершенно другой буфер. Описанная проблема может быть решена и при помощи семафоров, но такое решение является весьма неэффективным и громоздким, следовательно, более разумным является применение в этом случае других элементов и конструкций системы [15].
Опубликовал katy
July 06 2015 16:18:22 ·
0 Комментариев ·
3466 Прочтений ·
• Не нашли ответ на свой вопрос? Тогда задайте вопрос в комментариях или на форуме! •
Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.
Пожалуйста, залогиньтесь или зарегистрируйтесь для голосования.
Нет данных для оценки.
Гость
Вы не зарегистрированны? Нажмите здесь для регистрации.
Главная
Каталог файлов
