Какво е Semaphore? Броене, двоични типове с пример

Какво е Semaphore?

Semaphore е просто променлива, която е неотрицателна и се споделя между нишки. Семафорът е сигнализиращ механизъм и нишка, която чака семафор, може да бъде сигнализирана от друга нишка. Той използва две атомарни операции, 1) Изчакайте и 2) Signal за синхронизация на процеса.

Семафорът позволява или забранява достъп до ресурса, което зависи от това как е настроен.

Характеристики на Semaphore

Ето характеристиките на семафора:

• Това е механизъм, който може да се използва за осигуряване на синхронизация на задачите.
• Това е механизъм за синхронизация на ниско ниво.
• Semaphore винаги ще съдържа неотрицателна цяло число.
• Semaphore може да се реализира с помощта на тестови операции и прекъсвания, които трябва да се изпълняват с помощта на файлови дескриптори.

Видове Semaphores

Двата често срещани вида семафори са:

• Преброяване на семафори
• Бинарни семафори

Преброяване Semaphores

Този тип Semaphore използва брой, който помага на задачата да бъде придобита или освободена многократно. Ако началният брой = 0, семафорът за броене трябва да бъде създаден в състояние „не е налично“.

Въпреки това, ако броят е > 0, семафорът се създава в налично състояние и броят на токените, които има, е равен на неговия брой.

Двоен Semaphores

Двоичните семафори са доста подобни на семафорите за броене, но стойността им е ограничена до 0 и 1. В този тип семафор операцията за изчакване работи само ако семафор = 1, а операцията за сигнал е успешна, когато семафор = 0. По-лесно е за изпълнение от броенето на семафори.

Пример за Semaphore

Дадената по-долу програма е стъпка по стъпка имплементация, която включва използването и декларирането на семафор.

Shared var mutex: semaphore = 1;
Process i
    begin
    .
    .
    P(mutex);
    execute CS;
    V(mutex);
    .
    .
    End;

Изчакайте и Signal Operaции в Semaphores

И двете от тези операции се използват за изпълнение синхронизация на процеса. Целта на тази семафорна операция е да се получи взаимно изключване.

Чакам за OperaАЦИ

Този тип семафорна операция ви помага да контролирате влизането на задача в критичната секция. Въпреки това, ако стойността на изчакване е положителна, тогава стойността на аргумента на изчакване X се намалява. В случай на отрицателна или нулева стойност не се изпълнява операция. Нарича се още P(S) операция.

След намаляване на стойността на семафора, която става отрицателна, командата се задържа, докато изискваните условия бъдат изпълнени.

P(S)
{
    while (S<=0);
    S--;
}

Signal операция

Този тип Semaphore операция се използва за контролиране на изхода на задача от критичен раздел. Помага да се увеличи стойността на аргумента с 1, което се обозначава като V(S).

P(S)
{
    while (S>=0);
    S++;
}

Преброяване Semaphore срещу двоичен Semaphore

Ето някои основни разлики между броенето и двоичния семафор:

Разлика между Semaphore срещу Mutex

Таблицата по-долу сравнява a семафор с мутекс по няколко параметъра:

Предимства на Semaphores

Ето плюсовете/ползите от използването Semaphore:

• Това позволява на повече от една нишка да има достъп до критичната секция.
• Semaphoreса независими от машината.
• Semaphoreса внедрени в машинно-независимия код на микроядрото.
• Те не позволяват множество процеси да влязат в критичната секция.
• Тъй като има натоварено чакане в семафора, никога няма загуба на време и ресурси за процес.
• Те са машинно независими, които трябва да се изпълняват в машинно независимия код на микроядрото.
• Те позволяват гъвкаво управление на ресурсите.

Недостатъци на Semaphores

Ето са недостатъците/недостатъците на семафора:

• Едно от най-големите ограничения на семафора е инверсията на приоритета.
• Операционната система трябва да поддържа track от всички извиквания на семафор за изчакване и сигнализиране.
• Използването им никога не се налага, но е само по конвенция.
• За да се избегнат блокирания в семафора, Wait и Signal операциите трябва да се изпълняват в правилния ред.
• Semaphore Програмирането е сложно, така че има вероятност да не се постигне взаимно изключване.
• Това също не е практичен метод за широкомащабно използване, тъй като използването им води до загуба на модулност.
• Semaphore е по-податлив на програмни грешки.
• Може да причини задънена улица или нарушение на взаимното изключване поради грешка на програмиста.

Въпроси и Отговори