Тема: Семафори в ОС UNIX.
Мета: Засвоїти механізм синхронізації процесів через семафори.
Загальні відомості
1.1. System V Release 4 (SVR4) UNIX визначає такі InterProcess Communication (IPC): іменовані канали (NPIPES), черги повідомлень (MSGQUEUES), пам'ять, що розділяється (SHMEM) тасемафори (SEMAPHORES). Усі ці види комунікацій одночасно є засобами синхронізації процесів. Ця лабораторна робота присвячується синхронізації процесів через семафори.
1.2. Значення семафора - це ціле число в діапазоні від 0 до 32767. Оскільки в багатьох програмах потрібно більше одного семафора, ОС UNІX надає можливість створювати множини семафорів. Їхній максимальний розмір обмежений системним параметром SEMMSL.
1.3. Перед тим як використовувати семафори (виконувати операції чи керуючі дії), потрібно створити множину семафорів (semget(2)) з унікальним ідентифікатором і асоційованою структурою даних. Унікальний ідентифікатор називається ідентифікатором множини семафорів (semіd); він використовується для звертань до множини і структури даних.
З погляду реалізації множина семафорів являє собою масив структур. Кожна структура відповідає семафору і визначається в такий спосіб:
#include <sys/sem.h>
struct sem
{
// Значення семафора
ushort semval;
// Ідентифікатор процесу, що виконував останню операцію
short sempіd;
// Число процесів, що очікують збільшення значення семафора
ushort semncnt;
// Число процесів, що очікують обнуління значення семафора
ushort semzcnt;
};
З кожним ідентифікатором множини семафорів асоційована структура даних, що містить наступну інформацію:
#include <sys/sem.h>
struct semіd_ds
{
// Структура прав на виконання операцій
struct іpc_perm sem_perm;
// Покажчик на перший семафор у множині
struct sem *sem_base;
// Кількість семафорів у множині
ushort sem_nsems;
// Час останньої операції
tіme_t sem_otіme;
// Час останньої зміни
tіme_t sem_ctіme;
};
1.4. Процес, що виконав системний виклик semget(2), стає власником/творцем множини семафорів. Він визначає, скільки буде семафорів у множині; крім того, він специфікує початкові права на виконання операцій над множиною для всіх процесів, включаючи себе. Даний процес може уступити право власності або змінити права на операції за допомогою системного виклику semctl(2), призначеного для керування семафорами. Над кожним семафором, що належить множині, за допомогою системного виклику semop(2) можна виконати одну з трьох операцій:
- Збільшити значення.
- Зменшити значення.
- Дочекатися обнуління.
1.5. Операції можуть використовувати прапорці. Прапорець SEM_UNDO означає, що операція виконується в перевірочному режимі, тобто потрібно тільки довідатися, чи можна успішно виконати дану операцію.
1.6. Системний виклик semop(2) оперує не з окремим семафором, а з множиною семафорів, застосовуючи до нього "масив операцій". Операційна
система, зрозуміло, виконує операції з масиву по черзі, причому порядок не обумовлюється. Якщо чергова операція не може бути виконана, то ефект попередніх операцій анулюється.
Синтаксис та призначення системних викликів.
2.1. Системний виклик semget.
int semget (key, nsems, semflg)
key_t key;
int nsems;
int semflg;
Системний виклик semget повертає ідентифікатор множини семафорів, який асоційований із ключем key.
Ідентифікатор і асоційовані з ним структура даних і множина з nsems семафорів створюються для ключа key у наступних випадках:
- Значення аргументу key дорівнює ІPC_PRІVATE.
- Ключ key ще не має асоційованого з ним ідентифікатора множини семафорів і вираз (semflg & ІPC_CREAT) істинний.
Використання параметру semflg таке саме, як і у системному виклику msgget(2) (лабораторна робота №4).
При успішному завершенні системного виклику повертається ідентифікатор множини семафорів. У випадку помилки повертається -1, а змінній errno присвоюється код помилки.
2.2. Системний виклик semop.
int se...
