Operační systémy Tomáš Hudec 6 Komunikace procesů (IPC) Obsah: 6.1 Klasické problémy souběhu, 6.1.1 Obědvající filosofové, 6.1.2 Producenti a konzumenti, 6.1.3 Problém spících holičů, 6.1.4 Problém pisatelů a čtenářů, 6.2 Podpora meziprocesové komunikace operačním systémem, 6.3 Semafor, 6.3.1 Použití semaforu pro řízení přístupu do kritické sekce, 6.3.2 Použití semaforu pro synchronizaci, 6.3.3 Binární semafor, 6.3.4 Hodnocení semaforu, 6.3.5 Použití semaforu pro řešení problémů souběhu, 6.4 Fronta zpráv, 6.3.5.1 Obědvající filosofové řešení pomocí semaforů, 6.3.5.2 Producenti a konzumenti řešení pomocí semaforů, 6.3.5.3 Problém spících holičů řešení pomocí semaforů, 6.4.1 Použití fronty zpráv pro řízení přístupu do kritické sekce, 6.4.2 Použití fronty zpráv pro synchronizaci, 6.4.3 Použití fronty zpráv pro řešení problémů souběhu, 6.5 Opakování. 6.4.3.1 Producenti a konzumenti řešení pomocí fronty zpráv, Pro řešení určitých úloh je výhodné použít více kooperujících procesů (případně vláken). Zjednoduší se tím programování (možnost používat blokujících systémových volání), ale klade to nároky na prostředky komunikace takových procesů. Kooperující procesy si potřebují obvykle vyměňovat informace a řídit přístup ke sdíleným prostředkům. Při výměně informací hraje důležitou roli synchronizace. Pokud jeden proces vygeneruje data pro druhý proces, musí se druhý proces s prvním synchronizovat, tedy počkat na platná data. Přitom se nemůže spoléhat na plánovač operačního systému, nelze předpokládat, že plánovač přidělí procesor nejprve prvnímu procesu a pak teprve druhému. Komunikaci a synchronizaci procesů obvykle podporuje operační systém poskytnutím speciálních systémových volání, případně lze nalézt podporu v některých programovacích jazycích. 6.1 Klasické problémy souběhu Zde budou představeny klasické konkurenční problémy, které budou následně řešeny v dalších kapitolách. 6.1.1 Obědvající filosofové Zadání U kulatého stolu s jídlem sedí pět (obecně n) filosofů. Každý buď přemýšlí nebo jí. Na stole je pouze pět vidliček umístěných mezi filosofy. Pro jedení potřebuje každý filosof dvě vidličky. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 1/13
Původní znění formuloval roku 1965 Edsger Dijkstra jako cvičení na zkoušku studentům. Dnešní podobu formuloval později (1985) Tony Hoare. Obědvající filosofové Problém Představíme li si filosofy jako procesy a vidličky jako sdílené prostředky, je třeba navrhnout algoritmus procesů tak, aby: byl řízen přístup ke sdíleným vidličkám a zároveň nedošlo k uváznutí či vyhladovění. Proces filosof i (pro i {0,, n 1, kde n je počet filosofů): think(); // přemýšlení take_fork(i); // zvednutí vidličky po levé straně take_fork((i+1) % n); // zvednutí vidličky po pravé straně eat(); // jedení release_fork((i+1) % n); // položení vidličky po pravé straně release_fork(i); // položení vidličky po levé straně Snadno lze zjistit, že bez řízení přístupu k vidličkám může dojít ke zvednutí stejné vidličky dvěma filosofy, což je nepřípustné (vidlička je prostředek s exkluzivním přístupem). Po vyřešení vzájemné výlučnosti prostředků je třeba dále uvažovat i případ, kdy se rozhodnou filosofové současně jíst: Každý ve stejném okamžiku zvedne vidličku po své levé straně a následně bude čekat na uvolnění vidličky po své pravé straně deadlock. 6.1.2 Producenti a konzumenti Zadání Máme jeden nebo více procesů generujících data (producenti) a několik procesů zpracovávajících vygenerovaná data (konzumenti). Pro snížení prodlev (zvýšení efektivity) je zaveden mezisklad, kam budou producenti data ukládat a odkud si je konzumenti budou vybírat. Problém Přístup do skladu musí být řízen tak, aby producenti ukládali data pouze na volná místa a konzumenti vybírali každý jiná data z obsazených míst. Konzumenti musejí čekat, pokud je sklad prázdný, producenti musejí čekat, pokud je zaplněný. Pro sklad použijeme kruhový buffer reprezentovaný polem o dané kapacitě n položek. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 2/13
Sklad: Kruhový buffer Sdílená data: buffer[n]; in = 0; out = 0; count = 0; // sklad: pole o kapacitě n položek // index následující volné pozice (pro uložení producentem) // index následující obsazené pozice (pro vyzvednutí konzumentem) // počet položek ve skladě Proces producenta i (pro i {0,, p 1, kde p je počet producentů): item = produce(); // vyprodukování položky while (count == n); // čekání na uvolnění místa ve skladě buffer[in] = item; // uložení položky do skladu na pozici in in = (in + 1) % n; // posunutí indexu na následující místo count++; // zvýšení počtu položek ve skladě Proces konzumenta i (pro i {0,, c 1, kde c je počet konzumentů): while (count == 0); // čekání na neprázdný sklad item = buffer[out]; // vyzvednutí položky ze skladu na pozici out out = (out + 1) % n; // posunutí indexu na následující místo count--; // snížení počtu položek ve skladě consume(item); // zpracování položky Takto navržené algoritmy mají zásadní nedostatky: Producenti mohou současně vložit data na stejnou pozici, konzumenti mohou číst ze stejné pozice (položka bude zpracována vícekrát) a následně některé položky nemusejí být zpracovány vůbec. V neposlední řadě je synchronizace neefektivně řešena aktivním čekáním. 6.1.3 Problém spících holičů Zadání V hypotetickém holičství jsou tři křesla pro stříhání, tři holiči, jedna pokladna, čekárna s pohovkou pro čtyři čekající zákazníky a místo pro další čekající ve stoje. Dovnitř holičství se vejde nejvýše 20 zákazníků, další musejí čekat venku nebo odejít. Na začátku jsou v holičství pouze holiči, kteří spí ve svých křeslech. Přijde li zákazník, zkontroluje čekárnu, a je li neprázdná, zůstane v ní čekat. Pokud najde čekárnu prázdnou, zkontroluje křesla. Jsou li křesla obsazena jinými zákazníky, usadí se nově příchozí v čekárně, jinak vzbudí holiče a usadí se do křesla. Zákazník v křesle čeká na dostříhání a pak se odebere k pokladně zaplatit, počká na stvrzenku a odchází. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 3/13
Holič po probuzení novým zákazníkem tohoto ostříhá, následně přijme platbu a vydá stvrzenku. Pak zkontroluje, zda nečeká v čekárně další zákazník. Je li čekárna neprázdná, vybere holič nejdéle čekajícího zákazníka, usadí jej do křesla a obslouží jej. Nečeká li žádný zákazník, holič se uloží ke spánku do svého křesla. Problém spících holičů Problém Na první pohled problém není zřejmý, ale je třeba: hlídat kapacitu holičství, pohovky, křesel a pokladny, řešit synchronizaci při umisťování nového zákazníka do křesla, při dokončení stříhání a při placení. Snadno se může stát, že dva současně příchozí zákazníci se pokusí vzbudit stejného holiče a použít stejné křeslo, případně se usadit na stejné místo v čekárně. Tedy dva procesy současně zjistí volný prostředek a následně se pokusí jej použít. Další problém nastane v případě prázdné čekárny a obsazených křesel: nově příchozí zákazník se po zjištění stavu jde posadit do čekárny, ale než se usadí, proces holiče dokončí obsloužení předchozího zákazníka a stihne zkontrolovat čekárnu ještě před tím, než se nový zákazník usadí. Výsledkem je, že se holič odebere ke spánku, zatímco nový zákazník zbytečně čeká v čekárně. 6.1.4 Problém pisatelů a čtenářů Zadání Do sdílené paměti přistupují procesy, které z ní čtou nebo do ní zapisují data. Data je třeba udržet v konzistentním stavu. Problém Integrita dat může být porušena současným přístupem zapisujícího procesu a jakéhokoliv jiného (zapisujícího nebo čtecího). Čtecí proces může přečíst část dat původních a část nově zapsaných; druhý zapisující proces může přerušit první proces uprostřed jeho zápisu, takže výsledkem budou kombinovaná data druhého a prvního zapisujícího procesu. 6.2 Podpora meziprocesové komunikace operačním systémem Operační systém poskytuje procesům prostředky pro řešení problému kritické sekce, synchronizace i sdílení paměti. Skupina těchto prostředků se označuje jako IPC (Inter Process Communication). Mezi nástroje IPC patří podpora sdílené paměti mezi procesy, semafor nástroj pro synchronizaci i řízení přístupu do kritické sekce, fronty zpráv nástroj pro komunikaci procesů, který lze využít i pro synchronizaci a řízení přístupu do kritické sekce. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 4/13
6.3 Semafor Semafor je nástroj IPC pro řešení problémů synchronizace a kritické sekce. Jedná se o datovou strukturu s celočíselným čítačem, frontou procesů a operacemi inicializace, snižování a zvyšování čítače. typedef struct { // struktura semaforu int count; // celočíselný čítač fifo_t *q; // fronta (čekajících) procesů sem_t; void sem_init(sem_t *s, int v); // inicializace čítače void sem_wait(sem_t *s); // atomická operace wait void sem_post(sem_t *s); // atomická operace signal K čítači se přistupuje výhradně pomocí atomických operací: Operace init inicializuje čítač nezápornou hodnotou. Operace wait (down) snižuje hodnotu čítače, a je li výsledek záporný, volající proces je blokován a zařazen do fronty. Operace signal (up) zvyšuje hodnotu čítače, a je li ve frontě nějaký proces, je vyjmut z fronty a odblokován. void sem_init(sem_t *s, int v) // operace init { s->count = v; // inicializace čítače void sem_wait(sem_t *s) // operace wait { s->count--; // snížení čítače if (s->count < 0) { // je-li čítač záporný, fifo_put(s->q, self); // zařaď volající proces do fronty block_process(self); // a blokuj volající proces void sem_post(sem_t *s) // operace signal { s->count++; // zvýšení čítače if ((p = fifo_get(s->q))) { // je-li ve frontě čekající proces, ready_process(p); // odblokuj jej Nezáporná hodnota čítače udává, kolikrát lze volat operaci wait bez blokování. Absolutní hodnota záporného čítače udává, kolik procesů čeká ve frontě. Všechny operace musejí být prováděny atomicky v jednom okamžiku smí operaci se semaforem provádět nejvýše jeden proces (vlákno) zajišťuje operační systém. Pozn.: Programové bloky operací jsou vlastně také kritické sekce a operační systém musí řídit přístup do nich. 6.3.1 Použití semaforu pro řízení přístupu do kritické sekce Čítač sdíleného semaforu se inicializuje na počet procesů smějících současně provádět kód kritické sekce (typicky na jedničku). Ve vstupní sekci se volá operace wait, ve výstupní sekci operace signal. Inicializace: sem_init(&s, 1); // inicializace na počet procesů smějících současně do KS http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 5/13
Kód procesů: sem_wait(&s); // kód KS sem_post(&s); // kód ZS // operace wait // operace signal vstupní sekce výstupní sekce 6.3.2 Použití semaforu pro synchronizaci Má li jeden proces počkat na dokončení akce jiného procesu (například na vypočtení hodnoty), lze pro synchronizaci použít semafor, jehož čítač se inicializuje na nulu. Proces, který má čekat na provedení akce volá operaci wait a proces provádějící akci po ní volá operaci signal. Inicializace: sem_init(&s, 0); // inicializace na nulu Kód procesu provádějícího akci, např. vypočtení hodnoty sdílené proměnné x: x = calculate(); // provedení akce sem_post(&s); // operace signal synchronizace signalizace Kód procesu čekajícího na dokončení akce: sem_wait(&s); // operace wait synchronizace čekání use(x); // použití hodnoty sdílené proměnné x vypočtené jiným procesem 6.3.3 Binární semafor Binární semafor obvykle označovaný jako mutex (z mutually exclusive) nemá čítač, ale Booleovskou proměnnou inicializovanou na false. Operace wait a signal se obvykle označují po řadě jako lock a unlock. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 6/13
typedef struct { // binární semafor, mutex bool locked; // Booleovská proměnná fifo_t *q; // fronta (čekajících) procesů mutex_t; void mutex_lock(mutex_t *m) { // operace wait if (m->locked) { // je-li mutex již zamčen (jiným procesem) fifo_put(m->q, self); // zařaď volající proces do fronty block_process(self); // a blokuj volající proces else { m->locked = true; // jinak zamkni mutex void mutex_unlock(mutex_t *m) { // operace signal if ((p = fifo_get(m->q))) { // je-li ve frontě čekající proces, ready_process(p); // odblokuj jej else { m->locked = false; // jinak odemkni mutex 6.3.4 Hodnocení semaforu Semafor je výkonný nástroj vhodný pro řešení řízení přístupu do kritické sekce (vzájemného vylučování) i synchronizace. Jeho použití je snadné a efektivní nepoužívá se aktivního čekání, čekající procesy jsou v blokovaném stavu a nespotřebovávají tak zbytečně procesorový čas. Řešení složitějších problémů s mnoha procesy a více semafory mohou být obtížnější na porozumění, neboť operace semaforu jsou volány z různých procesů (či vláken). Takové skupiny procesů se obtížně ladí a chybné použití operace se semaforem může způsobit problémy celé skupině procesů. Jediné volání operace wait na nesprávném místě může způsobit uváznutí (deadlock), jediné volání signal na nesprávném místě zase vede k porušení konzistence dat. 6.3.5 Použití semaforu pro řešení problémů souběhu 6.3.5.1 Obědvající filosofové řešení pomocí semaforů Definice problému vizte výše. Pro řízení přístupu ke sdíleným vidličkám (kritické sekce) lze použít semafory pro každou vidličku jeden inicializované na jedničku (v každém okamžiku smí vidličku používat nejvýše jeden filosof): sem_t fork[n]; // deklarace pole semaforů pro vidličky for (i = 0; i < n; ++i) // čítač každého semaforu sem_init(&fork[i], 1); // inicializujeme na jedničku Proces filosof i (pro i {0,, n 1, kde n je počet filosofů): http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 7/13
think(); // přemýšlení sem_wait(&fork[i]); // exkluzivní alokace vidličky po levé straně sem_wait(&fork[(i+1) % n]); // exkluzivní alokace vidličky po pravé straně take_fork(i); // zvednutí vidličky po levé straně take_fork((i+1) % n); // zvednutí vidličky po pravé straně eat(); // jedení release_fork((i+1) % n); // položení vidličky po pravé straně release_fork(i); // položení vidličky po levé straně sem_post(&fork[(i+1) % n]); // uvolnění vidličky po pravé straně sem_post(&fork[i]); // uvolnění vidličky po levé straně vstupní sekce výstupní sekce Výše uvedené řešení však nebude funkční v případě, že se ve stejný okamžik rozhodnou všichni filosofové současně najíst: Každý ve stejném okamžiku alokuje a zvedne vidličku po své levé straně a následně bude čekat na uvolnění vidličky po své pravé straně, k čemuž nemůže dojít deadlock. Jedním z řešení je přidat ještě jeden semafor, který nedovolí zvednout vidličku všem, takže alespoň jedna bude vždy volná pro některého z filosofů, který se nají a následně uvolní vidličky dalším. sem_t waiter; // deklarace semaforu omezujícího počet současných jedlíků sem_init(&waiter, n 1); // nejvýše smí zahájit jedení n 1 filosofů Proces filosof i (pro i {0,, n 1, kde n je počet filosofů): think(); // přemýšlení sem_wait(&waiter); // omezení počtu současných jedlíků sem_wait(&fork[i]); // exkluzivní alokace vidličky po levé straně sem_wait(&fork[(i+1) % n]); // exkluzivní alokace vidličky po pravé straně take_fork(i); // zvednutí vidličky po levé straně take_fork((i+1) % n); // zvednutí vidličky po pravé straně eat(); // jedení release_fork((i+1) % n); // položení vidličky po pravé straně release_fork(i); // položení vidličky po levé straně sem_post(&fork[(i+1) % n]); // uvolnění vidličky po pravé straně sem_post(&fork[i]); // uvolnění vidličky po levé straně sem_post(&waiter); // konec omezení počtu současných jedlíků vstupní sekce 1 vstupní sekce 2 výstupní sekce 2 výstupní sekce 1 6.3.5.2 Producenti a konzumenti řešení pomocí semaforů Definice problému vizte výše. Pro výlučný přístup do skladu lze použít mutex, pro synchronizaci při prázdném a plném skladu semafory, jejichž použití navíc odstraní aktivní čekání. Neúplné řešení: Sdílená data: http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 8/13
buffer[n]; // sklad: pole o kapacitě n položek in = 0; // index následující volné pozice (pro uložení producentem) out = 0; // index následující obsazené pozice (pro vyzvednutí konzumentem) sem_t mutex; // řízení vzájemně výlučného přístupu do skladu sem_t item_count; // synchronizace při vložení položky do skladu sem_init(&mutex, 1); // do skladu smí pouze jeden proces sem_init(&item_count, 0); // na začátku je sklad prázdný Proces producenta i (pro i {0,, p 1, kde p je počet producentů): item = produce(); // vyprodukování položky sem_wait(&mutex); // exkluzivní přístup do skladu buffer[in] = item; // uložení položky do skladu na pozici in in = (in + 1) % n; // posunutí indexu na následující místo sem_post(&mutex); // konec exkluzivního přístupu do skladu sem_post(&item_count); // signalizace neprázdného skladu vstupní sekce výstupní sekce synchronizace signalizace Proces konzumenta i (pro i {0,, c 1, kde c je počet konzumentů): sem_wait(&item_count); // čekání na neprázdný sklad sem_wait(&mutex); // exkluzivní přístup do skladu item = buffer[out]; // vyzvednutí položky ze skladu na pozici out out = (out + 1) % n; // posunutí indexu na následující místo sem_post(&mutex); // konec exkluzivního přístupu do skladu synchronizace čekání vstupní sekce výstupní sekce consume(item); // zpracování položky Zamyslete se nad uvedeným neúplným řešením a dokončete je. 6.3.5.3 Problém spících holičů řešení pomocí semaforů Definice problému vizte výše. Pro synchronizaci se inicializují semafory: http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 9/13
sem_init(max_capacity, 20); // celková kapacita holičství sem_init(sofa, 4); // počet volných míst na pohovce sem_init(chair, 3); // počet křesel sem_init(cash_register, 1); // omezení přístupu k pokladně sem_init(cust_ready, 0); // připravenost zákazníka ke stříhání for (i = 0; i < chairs; i++) sem_init(finished[i], 0); // dokončení stříhání holičem sem_init(payment, 0); // synchronizace platby zákazníka s holičem sem_init(receipt, 0); // předání účtenky Proces zákazníka: sem_wait(max_capacity); // čekání venku, pokud se nevejde dovnitř enter_barbershop(); // vstup do holičství sem_wait(sofa); // kontrola místa na pohovce sit_on_sofa(); // posadí se na pohovku sem_wait(chair); // kontrola volného křesla ke stříhání get_up(); // uvolnění pohovky sem_post(sofa); // signalizace volného místa na pohovce ch = sit_in_chair(); // posazení zákazníka do křesla ch sem_post(cust_ready); // signalizace připravenosti ke stříhání (vzbuzení holiče) sem_wait(finished[ch]); // čekání na dokončení stříhání leave_chair(); // opuštění křesla sem_post(chair); // signalizace volného křesla sem_wait(cash_register); // čekání na uvolnění pokladny pay(); // přesun k pokladně a platba sem_post(payment); // signalizace platby sem_wait(receipt); // čekání na převzetí platby a přijetí účtenky sem_post(cash_register); // uvolnění místa u pokladny exit_shop(); // opuštění holičství sem_post(max_capacity); // signalizace volné kapacity v holičství řešení Proces holiče: sem_wait(cust_ready); // čekání na zákazníka (holič spí) ch = go_to_chair(); // přesun k zákazníkovi cut_hair(); // stříhání sem_post(finished[ch]); // signalizace dokončení stříhání go_to_cash_register(); // přesun k pokladně sem_wait(payment); // čekání na platbu accept_pay(); // přijetí platby sem_post(receipt); // vydání účtenky řešení Výše uvedený návrh není úplný: chybí řešení akceptace platby správným holičem, pokud je současně dokončena obsluha více zákazníků. Přesto je vidět, že celý problém je poměrně složitý a je třeba důkladného rozboru možných situací. 6.4 Fronta zpráv Pro podporu komunikace procesů může operační systém poskytovat fronty zpráv. Jedná se v podstatě o prostředek k předávání http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 10/13
dat mezi procesy, přičemž se používají dvě základní operace: send zasílá zprávu do fronty, receive přijímá zprávu z fronty. Typická implementace je taková, že volání send je neblokující, je li ve frontě místo, a blokující v případě plné kapacity fronty. Volání receive je neblokující, je li ve frontě dostupná zpráva, a blokující, je li fronta prázdná. Blokování končí, jakmile je do fronty zaslána zpráva. Pro stanovení kapacity fronty se ještě používá inicializační volání. Inicializace a předávání zpráv může vypadat např. takto: mq_t mq; // deklarace identifikátoru fronty zpráv mq_init(mq, 5); // nastavení kapacity fronty zpráv mq_send(mq, msg); // zaslání zprávy msg do fronty mq mq_receive(mq, &msg); // přijetí zprávy z fronty mq Operační systém zajišťuje výlučný přístup k frontě zpráv, takže ji lze využít pro řešení synchronizace i řízení přístupu do kritické sekce. 6.4.1 Použití fronty zpráv pro řízení přístupu do kritické sekce Do fronty zpráv zašleme tolik inicializačních zpráv, kolik procesů smí současně provádět kód kritické sekce (typicky jednu). Ve vstupní sekci se volá operace receive, ve výstupní sekci operace send. Inicializace: mq_send(mq, "go"); // zaslání inicializační zprávy do fronty Kód procesů: mq_receive(mq, &msg); // operace receive // kód KS mq_send(mq, msg); // operace send vstupní sekce výstupní sekce // kód ZS První proces přijme inicializační zprávu a vstoupí do kritické sekce. Každý další je na volání receive blokován, dokud není kritická sekce zase uvolněná zasláním zprávy do fronty. 6.4.2 Použití fronty zpráv pro synchronizaci Inicializace: na začátku je fronta zpráv prázdná. Kód procesu provádějícího akci, např. vypočtení hodnoty sdílené proměnné x: x = calculate(); // provedení akce mq_send(sync, "done"); // operace send, signalizace dokončení výpočtu synchronizace signalizace http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 11/13
Kód procesu čekajícího na dokončení akce: mq_receive(sync, &msg); // operace receive, čekání na dokončení výpočtu synchronizace čekání use(x); // použití hodnoty sdílené proměnné x vypočtené jiným procesem 6.4.3 Použití fronty zpráv pro řešení problémů souběhu Řešení mnohých problémů pomocí fronty zpráv je v mnohém analogické použití semaforů. Pro inicializaci je třeba zaslat do fronty tolik inicializačních zpráv, na kolik je inicializován semafor, a všude nahradit volání wait voláním receive a volání signal voláním send. Některé problémy lze však pomocí fronty zpráv řešit elegantněji a jednodušeji. 6.4.3.1 Producenti a konzumenti řešení pomocí fronty zpráv Definice problému vizte výše. Jako sklad lze použít přímo frontu zpráv. Je třeba inicializovat maximální počet položek ve frontě na kapacitu skladu a použít operace send pro vkládání do skladu a receive pro vybírání ze skladu. Výlučný přístup k frontě zpráv (skladu) je automaticky zajištěn operačním systémem. Při prázdném skladě bude konzument automaticky blokován při použití receive a stejně tak bude blokován producent po zaplnění kapacity při volání send. Inicializace: mq_t storage; // deklarace identifikátoru fronty zpráv mq_init(storage, n); // nastavení kapacity fronty zpráv (skladu) na n položek Proces producenta i (pro i {0,, p 1, kde p je počet producentů): item = produce(); // vyprodukování položky mq_send(storage, item); // zaslání položky do skladu synchronizace signalizace Proces konzumenta i (pro i {0,, c 1, kde c je počet konzumentů): mq_receive(storage, &item); // vyzvednutí položky ze skladu synchronizace čekání consume(item); // zpracování položky Jak je vidět, řešení problému svázaných producentů a konzumentů pomocí fronty zpráv je triviální. 6.5 Opakování 1. Definujte semafor a popište operace na něm používané. 2. Definujte frontu zpráv a popište operace na ní používané včetně informace, kdy blokují. 3. Popište řešení řízení přístupu do kritické sekce pomocí semaforu. 4. Popište řešení řízení přístupu do kritické sekce pomocí fronty zpráv. http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 12/13
5. Řešte synchronizaci procesů pomocí semaforu. 6. Řešte synchronizaci procesů pomocí fronty zpráv. 7. Popište řešení problému obědvajících filosofů pomocí semaforů. 8. Popište řešení problému svázaných producentů a konzumentů pomocí semaforů. 9. Popište řešení problému svázaných producentů a konzumentů pomocí fronty zpráv. Naposledy změněno: Pondělí, 7. říjen 2013, 15.17 http://fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5276 13/13