Sincronización entre Procesos II

Sincronización entre Procesos II
Leopoldo Taravilse1
1 Departamento
de Computación
Sistemas Operativos
11/09/2014
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
1 / 80
Semáforos
Mutex
Mutual Exclusion (Mutex o Exclusión Mutua)
Lograr el acceso exclusivo a una variable o porción de código.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
2 / 80
Semáforos
Mutex
Mutual Exclusion (Mutex o Exclusión Mutua)
1
int critica = 0;
2
3
4
5
A():
critica++;
printf("%d\n",critica);
6
7
8
9
B():
critica--;
printf("%d\n",critica);
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
3 / 80
Semáforos
Mutex
Mutual Exclusion (Mutex o Exclusión Mutua)
1
2
int critica = 0;
sem mutex = Semaphore(1);
3
4
5
6
7
8
A():
mutex.wait();
critica++;
printf("%d\n",critica);
mutex.signal();
9
10
11
12
13
14
B():
mutex.wait();
critica--;
printf("%d\n",critica);
mutex.signal();
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
4 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
5 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
Dados dos procesos A y B, logra que ambos se encuentren en determinado
punto del código antes de seguir ejecutando.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
5 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
1
int critica = 0;
2
3
4
5
A():
critica++;
printf("%d\n",critica);
6
7
8
9
B():
critica--;
printf("%d\n",critica);
Cómo hacemos para que los dos procesos impriman 0?
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
6 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
1
int critica = 0;
2
3
4
5
A():
critica++;
printf("%d\n",critica);
6
7
8
9
B():
critica--;
printf("%d\n",critica);
Cómo hacemos para que los dos procesos impriman 0?
Pensemos el código como algo más general, tenemos dos segmentos de
código en cada proceso, y queremos que el primer segmento de cada
proceso se ejecute antes que el segundo segmento de código de cada
proceso.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
6 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
1
2
3
A():
f1();
f2();
4
5
6
7
B():
g1();
g2();
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
7 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
1
2
3
A():
f1();
f2();
4
5
6
7
B():
g1();
g2();
Hint: tenemos dos semáforos a y b inicializados en cero que nos dicen
cuándo ya se ejecutó f1 y f2
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
7 / 80
Semáforos
Rendezvouz
Rendezvous (Encuentro)
1
2
3
4
5
A():
f1();
a.signal();
b.wait();
f2();
6
7
8
9
10
11
B():
g1();
b.signal();
a.wait();
g2();
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
8 / 80
Semáforos
Barrera
Barrera
Es la idea de Rendezvous extendida a N procesos.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
9 / 80
Semáforos
Barrera
Barrera
1
2
3
A(i):
f(i);
g(i);
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
10 / 80
Semáforos
Barrera
Barrera
1
2
3
A(i):
f(i);
g(i);
Cómo hacemos para que cada proceso ejecute su g(i) una vez que todos
los procesos ejecutaron su f(i)?
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
10 / 80
Semáforos
Barrera
Barrera
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
int n = N;
sem mutex = Semaphore(1);
sem b = Semaphore(0);
A(i):
f(i);
mutex.wait(); //Acceso exclusivo
n--;
yo = n;
mutex.signal();
if (yo == 0) // Soy el ultimo
b.signal();
b.wait();
b.signal(); // <- wait+signal = turnstile
g(i);
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
11 / 80
Semáforos
Barrera
Barrera
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
int n = N;
sem mutex = Semaphore(1);
sem b = Semaphore(0);
A(i):
f(i);
mutex.wait(); //Acceso exclusivo
n--;
yo = n;
mutex.signal();
if (yo == 0) // Soy el ultimo
b.signal(N);
b.wait();
g(i);
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
12 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Cola ordenada
Los procesos deben acceder a la sección critica en orden FIFO.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
13 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Cola ordenada
1
2
1
2
3
4
P(i):
f(i); //<-- Seccion critica
Q():
while(true)
g();
// <-- Aca corren los P en orden.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
14 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Cola ordenada
1
2
1
2
3
4
P(i):
f(i); //<-- Seccion critica
Q():
while(true)
g();
// <-- Aca corren los P en orden.
cómo hacemos para que los procesos P ejecuten f(i) en el orden en que
llegaron, luego de que Q ejecute g()?
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
14 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Cola ordenada
1
2
1
2
3
cola c = CrearColaVacia();
sem mutex = Semaphore(1);
sem colaNoVacia = Semaphore(0);
3
4
5
4
5
6
7
8
9
10
11
6
Q():
while(true)
g();
colaNoVacia.wait();
m.wait();
c.top().signal();
m.signal();
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
P(i):
sem yo = Semaphore(0);
m.wait();
n = c.size();
c.push(yo);
m.signal();
if (n == 0)
colaNoVacia.signal();
yo.wait();
f();
m.wait();
c.pop();
if (!c.empty())
c.top().signal();
m.signal();
11/09/2014
15 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Cola ordenada
1
2
1
2
3
cola c = CrearColaVacia();
sem mutex = Semaphore(1);
sem colaNoVacia = Semaphore(0);
3
4
5
4
5
6
7
8
9
10
11
6
Q():
while(true)
g();
colaNoVacia.wait();
m.wait();
c.top().signal();
m.signal();
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
P(i):
sem yo = Semaphore(0);
m.wait();
n = c.size();
c.push(yo);
m.signal();
if (n == 0)
colaNoVacia.signal();
yo.wait();
f();
m.wait();
c.pop();
if (!c.empty())
c.top().signal();
m.signal();
11/09/2014
15 / 80
Semáforos
Cola ordenada
Otras estructuras
La misma idea se puede usar para simular cualquier estructura que tenga
un orden definido de cómo sacar elementos. Por ejemplo, una pila, o una
cola de prioridad que puede estar implementada con un heap.
Leopoldo Taravilse (DC-UBA)
Semáforos
11/09/2014
16 / 80