МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра ЕОМ
Лабораторний практикум з дисципліни "Технології паралельного програмування" Лабораторна робота № 5 Семафори в ОС UNIX. Мета роботи: Засвоїти механiзм синхронiзацiї процесiв через семафори. Стислий опис команд. Структури sem і semіd_ds 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; }; Системний виклик semget. int semget (key, nsems, semflg) Системний виклик semget повертає ідентифікатор множини семафорів, який асоційований із ключем key. Системний виклик semop. int semop (semid, sops, nsops); Системний виклик semop використовується для виконання набору операцій над множиною семафорів, який асоційований з ідентифікатором semіd. Аргумент sops (масив структур) визначає, над якими семафорами будуть виконуватися операції і які саме. Структура, що описує операцію над одним семафором, визначається в такий спосіб: #include <sys/sem.h> struct sembuf { // Номер семафора short sem_num; // Операція над семафором short sem_op; // Прапорці операції short sem_flg; }; Номер семафора задає конкретний семафор у множині, над яким повинна бути виконана операція. Виконувана операція визначається в такий спосіб: - Позитивне значення поля sem_op наказує збільшити значення семафора на величину sem_op. - Негативне значення поля sem_op наказує зменшити значення семафора на абсолютну величину sem_op. Операція не може бути успішно виконана, якщо в результаті вийде негативне число. - Нульове значення поля sem_op наказує порівняти значення семафора з нулем. Операція не може бути успішно виконана, якщо значення семафора відмінне від нуля. Системний виклик semctl. int semctl (semid, semnum, cmd, arg) Системний виклик semctl дозволяє виконувати операції керування семафорами. Семафори задаються аргументами semіd і semnum. Операція визначається значенням аргументу cmd. Makefile та вiдповiднi тексти програм. makefile5 all: gcc -std=c99 tpp5semaphore.c -o semaphore ./semaphore tpp5semaphore.c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> union semun { int val; struct semid_ds *buf; short *array; }; main() { int i,j; int pid; int semid; key_t key = 1234; int semflg = IPC_CREAT | 0666; int nsems = 1; int nsops; struct sembuf *sops = (struct sembuf *) malloc(2*sizeof(struct sembuf)); if ((semid = semget(key, nsems, semflg)) == -1) { exit(1); } if ((pid = fork()) < 0) { exit(1); } if (pid == 0) { /* child */ i = 0; while (i < 3) { nsops = 2; sops[0].sem_num = 0; sops[0].sem_op = 0; sops[0].sem_flg = SEM_UNDO; sops[1].sem_num = 0; sops[1].sem_op = 1; sops[1].sem_flg = SEM_UNDO | IPC_NOWAIT; printf("Child Calling semop\n"); if ((j = semop(semid, sops, nsops)) != -1) { printf("Child Process Taking Control of Track: %d/3 times\n", i+1); sleep(5); nsops = 1; sops[0].sem_num = 0; sops[0].sem_op = -1; sops[0].sem_flg = SEM_UNDO | IPC_NOWAIT; if ((j = semop(semid, sops, nsops)) != -1) printf("Child Process Giving up Control of Track: %d/3 times\n", i+1); sleep(5); } ++i; } } else /* parent */ { i = 0; while (i < 3) { nsops = 2; sops[0].sem_num = 0; sops[0].sem_op = 0; sops[0].sem_flg = SEM_UNDO; sops[1].sem_num = 0; sops[1].sem_op = 1; sops[1].sem_flg = SEM_UNDO | IPC_NOWAIT; printf("Parent Calling semop\n"); if ((j = semop(semid, sops, nsops)) != -1) { printf("Parent Process Taking Control of Track: %d/3 times\n", i+1); sleep(5); nsops = 1; sops[0].sem_num = 0; sops[0].sem_op = -1; sops[0].sem_flg = SEM_UNDO | IPC_NOWAIT; if ((j = semop(semid, sops, nsops)) != -1) printf("Parent Process Giving up Control of Track: %d/3 times\n", i+1); sleep(5); } ++i; } } } Результати роботи Висновок Під час виконання даної лабораторної роботи я засвоїв механiзм синхронiзацiї процесiв через семафори. Також були створені тестові програми для роботи з даним механізмом синхронізації.