1x1 - Escuela Superior de Informática - Universidad de Castilla

Programación Concurrente y
Tiempo Real
Tema 3. Paso de Mensajes
Escuela Superior de Informática
Universidad de Castilla-La Mancha
Curso 2011/2012
Grado en Ing. Informática
Tema 3. Paso de Mensajes
1. Conceptos básicos [Stallings 5.5]
2. Implementación [Rochk 7.4, 7.7]
3. Problemas clásicos de sincronización
Curso 2011/2012
Grado en Ing. Informática
Conceptos | Implementación | Problemas
Fundamentos básicos
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Curso 2011/2012
Mensaje
Mecanismo de comunicación
entre procesos (IPC) del
sistema operativo
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Conceptos | Implementación | Problemas
Fundamentos básicos
●
Concepto de cola o buzón de mensajes
Proceso1
send ()
Message
Message
Mensaje
receive ()
Proceso2
Cola de mensajes
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Conceptos | Implementación | Problemas
Fundamentos básicos
Proceso 1
Proceso 2
while (1) {
// W_previo_1
send ('*', P2)
// W_restante_1
}
while (1) {
// W_previo_2
receive (&msg, P1)
// W_restante_2
}
Sincronización (P2 no avanza
hasta que no recibe de P1)
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Conceptos | Implementación | Problemas
Fundamentos básicos
Aspectos de diseño en el paso de mensajes
Sincronización
Receive
Send
Bloqueante
●No bloq.
●
Bloqueante
●No bloq.
●Comprob. llegada
●
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Direccionamiento
Directo
Send
●Receive
●
Indirecto
Estático
●Dinámico
●Propiedad
●
Formato
Contenido
Disciplina de cola
Longitud
●
●
FIFO
Prioridad
Fija
Variable
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Conceptos | Implementación | Problemas
El problema de la sección crítica
do {
SECCIÓN_ENTRADA
SECCIÓN_CRÍTICA
SECCIÓN_SALIDA
SECCIÓN_RESTANTE
while(1);
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Conceptos | Implementación | Problemas
El problema de la sección crítica
do {
receive (buzón, &msg)
SECCIÓN_CRÍTICA
send (buzón, msg)
SECCIÓN_RESTANTE
while(1);
Curso 2011/2012
¡La cola de mensajes
actúa de
semáforo!
Mutex ~ Cola 1 msg
Semáforo contador
~
Cola n msg
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Conceptos | Implementación | Problemas
POSIX Message Queues
Apertura de una cola de mensajes
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <mqueue.h>
// Para constantes O_*.
// Para los permisos.
// Devuelve el descriptor de la cola de mensajes
// o -1 si hubo error (ver errno).
mqd_t mq_open (
const char *name,
// Nombre de la cola.
int oflag
// Flags (menos O_CREAT).
);
mqd_t mq_open (
const char *name,
int oflag
mode_t perms,
struct mq_attr *attr
);
Curso 2011/2012
//
//
//
//
Nombre de la cola.
Flags (incluyendo O_CREAT).
Permisos.
Atributos (o NULL).
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Conceptos | Implementación | Problemas
POSIX Message Queues
Ejemplo de creación
// Descriptor de cola de mensajes.
mqd_t qHandler;
int rc;
struct mq_attr mqAttr;
// Estructura de atributos.
mqAttr.mq_maxmsg = 10;
// Máximo nº de mensajes.
mqAttr.mq_msgsize = 1024; // Tamaño máximo de mensaje.
// Creación del buzón.
qHandler = mq_open(“/prueba”, O_RDWR | O_CREAT,
S_IWUSR | S_IRUSR, &mqAttr);
// Manejo de errores.
if (qHandler == -1) {
fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
exit(EXIT_FAILURE);
}
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Conceptos | Implementación | Problemas
POSIX Message Queues
Cierre de la cola de mensajes
#include <mqueue.h>
int mq_close (
mqd_t mqdes
);
// Descriptor de la cola de mensajes.
Eliminación de la cola de mensajes
#include <mqueue.h>
int mq_unlink (
const char *name
);
Curso 2011/2012
// Nombre de la cola.
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Conceptos | Implementación | Problemas
POSIX Message Queues
Envío / recepción de mensajes
#include <mqueue.h>
int mq_send (
mqd_t mqdes,
const char *msg_ptr,
size_t msg_len,
unsigned msg_prio
);
//
//
//
//
Descriptor de la cola.
Mensaje.
Tamaño del mensaje.
Prioridad.
ssize_t mq_receive (
mqd_t mqdes,
char *msg_ptr,
size_t msg_len,
unsigned *msg_prio
);
//
//
//
//
Descriptor de la cola.
Buffer para el mensaje.
Tamaño del buffer.
Prioridad o NULL.
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Conceptos | Implementación | Problemas
Recibiendo mensajes...
Ejemplo de recepción bloqueante
mqd_t qHandler;
int rc;
unsigned int prioridad;
char buffer[2048];
rc = mq_receive(qHandler, buffer, sizeof(buffer),
&prioridad);
if (rc == -1) fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
else printf ("Recibiendo mensaje: %s\n", buffer);
¡El buffer de recepción ha de ser
mayor o igual a mq_msgsize!
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
Enviando mensajes...
Ejemplo de envío [no] bloqueante
mqd_t qHandler;
int rc;
unsigned int prioridad;
char buffer[512];
sprintf (buffer, "[ Saludos de %d ]", getpid());
mq_send(qHandler, buffer, sizeof(buffer), 1);
¡El buffer de envío ha de ser
menor o igual a mq_msgsize!
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
Custom messages
●
Muchos APIs utilizan char* como buffer
genérico...
¡Considera un puntero a un buffer
junto con el tamaño del buffer
para usar tus TADs!
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
Custom messages
Ejemplo de uso de custom data
typedef struct {
int valor;
} TData;
TData buffer;
// Atributos del buzón.
mqAttr.mq_maxmsg = 10;
mqAttr.mq_msgsize = sizeof(TData);
// Recepción.
mq_receive(qHandler, (char *)&buffer,
sizeof(buffer), &prioridad);
// Envío.
mq_send(qHandler, (const char *)&buffer,
sizeof(buffer), 1);
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
POSIX Message Queues
Notificación de mensajes
#include <mqueue.h>
int mq_notify (
// Descriptor de la cola.
mqd_t mqdes,
// Estructura de notificación.
// Contiene funciones de retrollamada
// para notificar la llegada de un nuevo mensaje.
const struct sigevent *sevp
);
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
El problema del bloqueo
●
●
Con POSIX Message Queues, no es posible
recuperar mensajes por tipo
¿Cómo atender distintas peticiones
(tipos de tareas) de manera eficiente?
●
Sin bloquearse en una cola...
●
Ver qt_notify ()
●
Ver [Roch 5.18]
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Conceptos | Implementación | Problemas
Esquema beeper
●
Procesos bloqueados (receive ()) a la espera
de una tarea (mensaje)
1
Proceso1
Curso 2011/2012
re
e
ceiv
()
receive ()
Buzón Beeper
Proceso2
r ec
e iv
e ()
Proceso3
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Conceptos | Implementación | Problemas
Esquema beeper
receive ()
¡Garantiza
no bloqueo!
Buzón Beeper
r ec
eiv
e ()
Proceso2
Proceso1
Proceso3
2
receive ()
Buzón A
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Buzón B
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Conceptos | Implementación | Problemas
Productor/Consumidor
while (1) {
// Producir...
producir();
// Nuevo item...
send (buzón, msg);
}
Se bloquea si la
cola está llena
Curso 2011/2012
Se bloquea si no hay
elementos (mensajes)
while (1) {
recibir (buzón, &msg)
// Consumir...
consumir();
}
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Conceptos | Implementación | Problemas
Filósofos comensales
Proceso filósofo
while (1) {
// Pensar...
wait(palillos[i]);
wait(palillos[(i+1) % 5]);
// Comer...
signal(palillos[i]);
signal(palillos[(i+1) % 5]);
}
Curso 2011/2012
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Conceptos | Implementación | Problemas
Filósofos comensales
Proceso filósofo
while (1) {
// Pensar...
receive(mesa, &m);
receive(palillo[i], &m);
receive(palillo[i+1], &m);
// Comer...
send(palillo[i], m);
send(palillo[i+1], m);
send(mesa, m);
}
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Conceptos | Implementación | Problemas
Los fumadores de cigarrillos
Tabaco
Papel
Fósforos
Agente
Curso 2011/2012
Tabaco
Papel
Fósforos
Fumador1
Fumador2
Fumador3
Tabaco
Papel
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Conceptos | Implementación | Problemas
Traducción de cadenas
●
Sesión 4 Laboratorio
Curso 2011/2012
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