Operační systémy

Operační systémy
Cvičení 8: Komunikace mezi procesy (IPC)
1
Obsah cvičení
• Semafory
• Fronty zpráv
• Kde najít další informace
2
Semafory (pro Systém V)
• Slouží pro synchronizaci procesů.
• Alokují se, používají se a ruší se podobně jako například
sdílená paměť.
• Semafor = pole čítačů (velikost pole definujeme při alokaci).
3
Semafory – alokace
int semget (key_t key, int nsems, int flag);
• Funkce alokuje semafor.
– 1. parametr = celočíselný klíč specifikující semafor
– 2. parametr = počet čítačů v semaforu
– 3. parametr = definuje způsob vytvoření semaforu
• Funkce vrací identifikátor semaforu.
4
Příklad: Alokace binárního semaforu
/* We must define union semun ourselves. */
union semun {
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short int *array;
struct seminfo *__buf;
};
/* Obtain a binary semaphore's ID, allocating if necessary. */
int binary_semaphore_allocation (key_t key, int sem_flags)
{
return semget (key, 1, sem_flags);
}
5
Semafory – řízení a dealokace
int semctl (int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
• Funkce umožňuje:
– získávat informace o semaforu,
– nastavovat (modifikovat) semafor,
– rušit semafor.
6
Příklad: nastavení binárního semaforu
/* Initialize a binary semaphore with a value of one. */
int binary_semaphore_initialize (int semid)
{
union semun argument;
unsigned short values[1];
values[0] = 1;
argument.array = values;
return semctl (semid, 0, SETALL, argument);
}
7
Příklad: zrušení binárního semaforu
/* Deallocate a binary semaphore. All users must have
finished their use. Returns -1 on failure. */
int binary_semaphore_deallocate (int semid)
{ union semun ignored_argument;
return semctl (semid, 1, IPC_RMID, ignored_argument);
}
8
Semafory – operace
int semop (int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);
• Funkce umožňuje provádět operace nad semaforem
(jednotlivými čítači).
• Pole semoparray je pole operací nad semaforem:
struct sembuf {
ushort sem_num;
short sem_op;
short sem_flg;
}
/* číslo čítače v poli */
/* operace nad čítačem */
/* IPC_NOWAIT, SEM_UNDO */
• Nechť count je hodnota čítače.
9
Semafory – operace (2)
• sem_op - celé číslo specifikující operaci nad daným čítačem semaforu.
• Jak funguje sem_op:
– sem_op > 0 => sem_op se přičte k čítači semaforu.
– sem_op < 0 => absolutní hodnota sem_op se odečte od čítače
semaforu.
• Je-li po odečtení čítač semaforu záporný, volání se zablokuje, dokud
není hodnota semaforu tak velká jako absolutní hodnota sem_op.
– sem_op = 0 => zablokuje se volání, dokud není čítač semaforu
nulový.
• sem_flg - hodnota příznaku.
– Pokud chcete zabránit zablokování operace, používejte hodnotu
IPC_NOWAIT. Pokud by byla operace již zablokovaná, funkce vrátí
chybový návratový kód.
– Při IPC_UNDO jádro rozpozná v případě ukončení procesu, kolik
zdrojů proces alokoval a upraví hodnotu semaforu tak, aby ostatní
nezablokoval.
• Operace nad čítači semaforu jsou atomické.
10
Příklad: operace down()
/* Wait on a binary semaphore. Block until the semaphore value is
positive, then decrement it by one. */
int binary_semaphore_down (int semid)
{
struct sembuf operations[1];
operations[0].sem_num = 0;
operations[0].sem_op = -1;
operations[0].sem_flg = SEM_UNDO;
/* Use the first counter. */
/* Decrement by 1. */
/* Permit undo'ing. */
return semop (semid, operations, 1);
}
11
Příklad: operace up()
/* Post to a binary semaphore: increment its value by one. This
returns immediately. */
int binary_semaphore_up (int semid)
{
struct sembuf operations[1];
operations[0].sem_num = 0;
operations[0].sem_op = 1;
operations[0].sem_flg = SEM_UNDO;
/* Use the first counter */
/* Increment by 1. */
/* Permit undo'ing. */
return semop (semid, operations, 1);
}
12
Úkol
• Pomocí semaforů Systému V implementujte striktní
střídání dvou procesů A a B.
13
Fronty zpráv
•
Fronta je seznam zpráv navzájem provázaných odkazy, ukládán pomocí
jádra.
•
Každá fronta má unikátní identifikátor.
•
Nová fronta se vytvoří funkcí msgget(). Stejnou funkcí se otevře i již
existující fronta.
•
Informace se do fronty zapisují funkcí msgsnd() a vybírají pomocí
msgrcv().
•
Se založenou frontou lze provádět některé řídící operace pomocí
msgctl().
•
Nemusíme nutně vybírat zprávy metodou FIFO, ale můžeme je vybírat v
závislosti na jejich typu.
•
Ke každé frontě je přidělena odpovídající struktura msqid_ds (popsána v
<sys/msg.h>).
14
Kde najít další informace?
• Viz. odkazy na web stránce cvičení.
15