solans % semwait /test2

pid 4133 has semaphore, value = 0

нажимаем клавишу прерывания выполнения Solaris % semgetvalue /test2 value = 0

Посмотрим теперь, как меняется значение семафора в этой реализации при появлении новых процессов, ожидающих изменения значения семафора: Solaris % semgetvalue /test2

value = О значение сохранилось с конца предыдущего примера

Solaris % semwait /test2 & запуск в фоновом режиме [1]4257 программа блокируется

Solaris % semgetvalue /test2

value = 0 в зтой реализации отрицательные значения не используются

Solaris % serrwait /test2 & еще один фоновый процесс [2]4263

Solaris % semgetvalue /test2

value - О и для двух ожидающих процессов значение остается нулевым

Solaris % sempost /test2 выполняем операцию post

pid 4257 has semaphore, value = 0 вывод программы semait value = 0

Solaris % sempost /test2

pid 4263 has semaphore, value = 0 вывод программы semait

value = 0

Можно заметить отличие по сравнению с результатами выполнения той же последовательности команд в Digital Unix 4.0В: после изменения значения семафора управление сразу же передается ожидающему изменения семафора процессу.

10.6. Задача производителей и потребителей

в разделе 7.3 мы описали суть задачи производителей и потребителей и привели несколько возможных ее рещений, в которых несколько потоков-производителей заполняли массив, который обрабатывался одним потоком-потребителем.

1. В нащем первом варианте решения (раздел 7.2) потребитель запускался только после заверщения работы производителей, поэтому мы могли решить проблему синхронизации, используя единственное взаимное исключение для синхронизации производителей.

2. В следующем варианте решения (раздел 7.5) потребитель запускался до завершения работы производителей, поэтому требовалось использование взаимного исключения (для синхронизации производителей) вместе с условной переменной и еще одним взаимным исключением (для синхронизации потребителя с производителями).

Расширим постановку задачи производителей и потребителей, используя общий буфер в качестве циклического: заполнив последнее поле, производитель (buff [NBUFF-1]) возвращается к его началу и заполняет первое поле (buff [0]), и потребитель действует таким же образом. Возникает еще одно требование к синхронизации: потребитель не должен опережать производителя. Мы все еще пред-

полагаем, что производитель и потребитель представляют собой отдельные потоки одного процесса, но они также могут быть и просто отдельными процессами, если мы сможем создать для них общий буфер (например, используя разделяемую память, часть 4).

При использовании общего буфера в качестве циклического код должен удовлетворять трем требованиям:

1. Потребитель не должен пытаться извлечь объект из буфера, если буфер пуст.

2. Производитель не должен пытаться поместить объект в буфер, если последний полон.

3. Состояние буфера может описываться общими переменными (индексами, счетчиками, указателями связных списков и т. д.), поэтому все операции с буфером, соверщаемые потребителями и производителями, должны быть защищены от потенциально возможной ситуации гонок.

Наще рещение использует три семафора:

1. Бинарный семафор с именем mutex защищает критические области кода: помещение данных в буфер (для производителя) и изъятие данных из буфера (для потребителя). Бинарный семафор, используемый в качестве взаимного исключения, инициализируется единицей. (Конечно, мы могли бы воспользоваться и обычным взаимным исключением вместо двоичного семафора, См. упражнение 10.10.)

2. Семафор-счетчик с именем nempty подсчитывает количество свободных полей в буфере. Он инициализируется значением, равным объему буфера (NBUFF).

3. Семафор-счетчик с именем nstored подсчитывает количество заполненных полей в буфере. Он инициализируется нулем, поскольку изначально буфер пуст.

На рис. 10.7 показано состояние буфера и двух семафоров-счетчиков после заверщения инициализации. Неиспользуемые элементы массива выделены темным.

buff [0] buff [1] buff [2] buff [3]

buff [NBUFF-1]:

nempty: nstored:

NBUFF

Рис. 10.7. Состояние буфера и двух семафоров-счетчиков после инициализации

В нашем примере производитель помещает в буфер целые числа от О до NLOOP -1 (buff [0] = О, buff [1] = 1), работая с ним как с циклическим. Потребитель считывает эти числа и проверяет их правильность, выводя сообщения об ошибках в стандартный поток вывода.

На рис. 10.8 изображено состояние буфера и семафоров-счетчиков после помещения в буфер трех элементов, но до изъятия их потребителем.

производитель помещает в буфер три элемента

-> bufT[0] -> bufT[1]; -> buff [2] buff[3];

buff [NBUFF-1]:

nempty: nstored:

NBUFF-3

Рис. 10.8. Буфер и семафоры после помещения в буфер трех элементов

Предположим, что потребитель изъял один элемент из буфера. Новое состояние изображено на рис. 10.9.

buff [NBUFF-1]:

потребитель изымает 1 элемент из буфера

nempty: nstored:

NBUFF-2

Рис. 10.9. Буфер и семафоры после удаления первого элемента из буфера

В листинге 10.8 приведен текст функции main, которая создает три семафора, запускает два потока, ожидает их завершения и удаляет семафоры.

Листинг 10.8. Функция main для решения задачи производителей и потребителей с помощью семафоров

pxsem/prodconsl.c

1 linclude unpipc.h

2 Idefine NBUFF 10