Usando Semaforo

Sistemas Operacionais

Programao ConcorrenteProblemas clssicos

Edson Morenoedson.moreno@pucrs.br

http://www.inf.pucrs.br/~emoreno

Sumrio Produtor / consumidor

O jantar dos filsofos

O barbeiro sonolento

Produtor / Consumidor Caracterstica de execuo Dois processos que compartilham um buffer de tamanho limitado O processo produtor:

Produz um dado

Insere no buffer

Volta a gerar um dado

O processo consumidor:

Consome um dado do buffer (um por vez)

O problema Como garantir que o produtor no adicionar dados no buffer se este estiver cheio?

Como garantir que o consumidor no vai remover dados de um buffer vazio?

Produtor / Consumidor Soluo Para o processo produtor Entrar em Sleep ou descartar o dado se o buffer estiver cheio

Quando o consumidro remover um item do buffer, este notifica o produtor

Para o processo consumidor O mesmo pode ser feito no sentido inverso

Na prxima insero de dados pelo produtor, este notifica o consumidor

Como implementar a soluo? Via IPC, tal como semforos. Construo deve ser cuidadosa Soluo inadequada pode acarretar em deadlock

Ambos processos aguardando notificao

Produtor / Consumidor

Proposta de soluo

A partir do uso de semforos

Implementao de excluso mtua

Semforos cheio e vazio

cheio conta os espaos utilizados

Se cheio igual a zero, ento o consumidor deve ser bloqueado

vazio conta os espaos no utilizados no buffer

Se vazio igual a zero, ento o produtor deve ser bloqueado

Produtor / Consumidorint buffer[TAM_BUFFER];

sem_t cheio, vazio;

void produtor(void *) {

while (true) {

item = produceItem();

sem_wait(&vazio);

putItemIntoBuffer(item);

sem_post(&cheio);

}

}

void consumidor(void *) {

while (true) {

sem_wait(&cheio);

item = removeItemFromBuffer();

sem_post(&vazio);

consumeItem(item);

}

}

int main(){

pthread_t prod, cons;

sem_init(&cheio, 0, ?);

sem_init(&vazio, 0, ?);

pthread_create(&prod, NULL, produtor, NULL);

pthread_create(&cons, NULL, consumidor, NULL);

pthread_join(prod, NULL);

pthread_join(cons, NULL);

}

Produtor / Consumidorint buffer[TAM_BUFFER];

sem_t cheio, vazio;

int main(){

pthread_t prod, cons;

sem_init(&cheio, 0, 0);

sem_init(&vazio, 0, TAM_BUFFER);

pthread_create(&prod, NULL, produtor, NULL);

pthread_create(&cons, NULL, consumidor, NULL);

pthread_join(prod, NULL);

pthread_join(cons, NULL);

}

void produtor(void *) {

while (true) {

item = produceItem();

sem_wait(&vazio);

putItemIntoBuffer(item);

sem_post(&cheio);

}

}

void consumidor(void *) {

while (true) {

sem_wait(&cheio);

item = removeItemFromBuffer();

sem_post(&vazio);

consumeItem(item);

}

}

Sumrio Produtor / consumidor

O jantar dos filsofos

O barbeiro sonolento

O jantar dos filsofos

Jantar dos Filsofos

Defino do problema

H cinco filsofos em torno de uma mesa.

Um garfo colocado entre cada filsofo.

Cada filsofo deve, alternadamente, refletir e comer.

Para que um filsofo coma, ele deve possuir dois garfos

Os dois garfos devem ser aqueles logo a sua esquerda e a sua direita

Para pegar um garfo

Somente pode ser pego por um filsofo

Somente pode ser pego no estiver em uso por nenhum outro filsofo

Aps comer, o filsofo deve liberar o garfo que utilizou

Um filsofo pode segurar o garfo da sua direita ou o da sua esquerda assim que

estiverem disponveis

Mas, s pode comear a comer quando ambos estiverem sob sua posse

Soluo funciona bem?

Jantar dos Filsofos Soluo 1

No, pois pode ocorrer deadlock Como?

Jantar dos Filsofos Soluo 1

Proposta de soluo

E se aps pegar pegarmos um garfo e no conseguimos pegar o

outro devolvssemos mesa o primeiro garfo e esperssemos

um tempo fixo?

Jantar dos Filsofos Soluo 2

Proposta de soluo

E se aps pegar pegarmos um garfo e no conseguimos pegar o

outro devolvssemos mesa o primeiro garfo e esperssemos

um tempo fixo?

Soluo propensa a starvation

Jantar dos Filsofos Soluo 2

Proposta de soluo

E se aps pegar pegarmos um garfo e no conseguimos pegar o

outro devolvssemos mesa o primeiro garfo e esperssemos

um tempo, mas agora ALEATRIO?

Jantar dos Filsofos Soluo 3

Proposta de soluo

E se aps pegar pegarmos um garfo e no conseguimos pegar o outro

devolvssemos mesa o primeiro garfo e esperssemos um tempo,

mas agora ALEATRIO?

Funcionaria algumas vezes, mas nem sempre

Essas soluo usada em rede local Ethernet quando da coliso de pacotes;

Assim sendo, a soluo vlida para alguns caso, mas e se

precisssemos de uma soluo que funcionasse corretamente sempre?

Jantar dos Filsofos Soluo 3

Proposta de soluo

Usando semforos

Aps a estgio de pensamento tem-se

Ou a captura dos recursos necessrio para comer

Ou o aguarde de uma notificao de que est apto a comer

Jantar dos Filsofos Soluo 4

Jantar dos Filsofos Soluo 4

Jantar dos Filsofos Soluo 4

Uma soluo para o problema do jantar dos filsofos (parte 2)

Sumrio Produtor / consumidor

O jantar dos filsofos

O barbeiro sonolento

O barbeiro sonolento

O barbeiro sonolento Descrio do problema A analogia de uma barbearia com um barbeiro.

A barbearia possuir Uma cadeira para corte de cabelo

Uma sala de espera com um nmero determinado de cadeiras

Quando o barbeiro finaliza o corte de cabelo de um cliente Ele libera o cliente e vai at a sala de espera para ver se h algum cliente esperando

Se h algum cliente esperando, ele trs consigo um dos clientes corta o seu cabelo

Se no h clientes esperando ento ele volta para a cadeira de corte para dormir

Quando um cliente chega barbearia O cliente olha o que o barbeiro est fazendo.

Se o barbeiro estiver dormindo, ele o acorda e senta na cadeira.

Se o barbeiro estiver trabalhando ento o cliente vai para a sala de espera

Se houver uma cadeira livre na sala de espera ento ele senta e aguarda sua vez

Se no houver cadeira livre na sala de espera ento o cliente vai embora.

O barbeiro sonolento

O problema

Como programar o barbeiro e o(s) cliente(s) para no entrarem

em uma situao de corrida

Situao similar a ambientes que trabalham com fila

Exemplo: Helpdesks para clientes cujo atendimento enfileirado por um

sistema centralizador de espera em uma fila de vagas limitadas

O Barbeiro Sonolento

Soluo proposta

Usa trs semforos

Customer: Contabiliza e limita o nmero de clientes em espera

Waiting: Essencialmente uma cpia de customer

Barber: Contabiliza o nmero de barbeiros dormindo

Mutex: usado para acesso regio crtica

O barbeiro sonolento

O Barbeiro Sonolento