Mutex vs. Semaphore – Unterschied zwischen ihnen

Hauptunterschied zwischen Mutex und Semaphor

  • Mutex ist ein Sperrmechanismus, während Semaphore ein Signalmechanismus ist
  • Mutex ist nur ein Objekt, während Semaphore eine Ganzzahl ist
  • Mutex hat keinen Untertyp, während Semaphore zwei Typen hat, nämlich Zählsemaphor und binäres Semaphor.
  • Semaphore unterstützt die Änderung von Warte- und Signaloperationen, während Mutex nur durch den Prozess geändert wird, der eine Ressource anfordern oder freigeben kann.
  • Der Semaphorwert wird mithilfe von Wait()- und Signal()-Operationen geändert, Mutex-Operationen hingegen werden gesperrt oder entsperrt.

Was ist Semaphor?

Semaphor ist einfach eine Variable, die nicht negativ ist und von Threads gemeinsam genutzt wird. Ein Semaphor ist ein Signalmechanismus, und ein Thread, der auf einen Semaphor wartet, kann von einem anderen Thread signalisiert werden. Es werden zwei verwendet atomIC-Operationen, 1) Warten und 2) Signal für die Prozessdefinierung syncHronisierung.

Ein Semaphor erlaubt oder verbietet den Zugriff auf die Ressource, je nachdem, wie es eingerichtet ist.

Was ist Mutex?

Die vollständige Form von Mutex ist Mutual Exclusion Object. Es handelt sich um einen speziellen Typ eines binären Semaphors, der zur Steuerung des Zugriffs auf die gemeinsam genutzte Ressource verwendet wird. Es enthält einen Mechanismus zur Prioritätsvererbung, um erweiterte Probleme bei der Prioritätsumkehr zu vermeiden. Dadurch können aktuelle Aufgaben mit höherer Priorität so kurz wie möglich im blockierten Zustand gehalten werden. Allerdings korrigiert die Prioritätsvererbung die Prioritätsumkehr nicht, sondern minimiert nur deren Auswirkung.

Verwendung von Semaphor

Im Falle einer Single buffer, wir können die 4 KB trennen buffer in vier 1 KB bufferS. Semaphor kann diesen vier zugeordnet werden bufferS. Dies ermöglicht Benutzern und Produzenten die Arbeit an unterschiedlichen buffers zur gleichen Zeit.

Verwendung von Mutex

Ein Mutex sorgt für gegenseitigen Ausschluss. Dabei kann es sich entweder um einen Produzenten oder einen Konsumenten handeln, die über den Schlüssel (Mutex) verfügen und mit ihrer Arbeit fortfahren können. Solange der Produzent füllt buffer, muss der Benutzer warten und umgekehrt. Bei der Mutex-Sperre kann immer nur ein einzelner Thread mit dem gesamten Thread arbeiten buffer.

Unterschied zwischen Semaphor und Mutex

Unterschied zwischen Semaphor und Mutex

Parameter Semaphor Mutex
Mechanismus Es handelt sich um eine Art Signalmechanismus. Es handelt sich um einen Verriegelungsmechanismus.
Dateityp Semaphor ist eine ganzzahlige Variable. Mutex ist nur ein Objekt.
Änderung Die Warte- und Signaloperationen können ein Semaphor ändern. Es wird nur durch den Prozess geändert, der eine Ressource anfordern oder freigeben kann.
Resourcenmanagement Wenn keine Ressource frei ist, benötigt der Prozess eine Ressource, die den Wartevorgang ausführen soll. Es sollte gewartet werden, bis der Zählerstand des Semaphors größer als 0 ist. Wenn es gesperrt ist, muss der Prozess warten. Der Prozess sollte in einer Warteschlange gehalten werden. Darauf muss nur zugegriffen werden, wenn der Mutex entsperrt ist.
Gewinde Sie können mehrere Programmthreads haben. Sie können mehrere Programmthreads in Mutex haben, jedoch nicht gleichzeitigneogewöhnlich.
Impressum Der Wert kann durch jeden Prozess geändert werden, der die Ressource freigibt oder erhält. Die Objektsperre wird nur von dem Prozess aufgehoben, der die Sperre dafür erhalten hat.
Typen Arten von Semaphoren sind Zählsemaphore und binäre Semaphore. Mutex hat keine Untertypen.
Produktion Der Semaphorwert wird mithilfe der Operationen wait () und signal () geändert. Das Mutex-Objekt ist gesperrt oder entsperrt.
Ressourcenbelegung Es ist belegt, wenn alle Ressourcen verwendet werden und der Prozess, der die Ressource anfordert, die Operation „wait()“ ausführt und sich selbst blockiert, bis die Semaphoranzahl > 1 wird. Falls das Objekt bereits gesperrt ist, wartet der Prozess, der Ressourcen anfordert, und wird vom System in die Warteschlange gestellt, bevor die Sperre aufgehoben wird.

Allgemeine Fakten zu Mutex und Semaphore

Hier sind einige allgemeine Fakten über Mutex und Semaphore:

  • Nur eine Aufgabe kann den Mutex erwerben. Mit einem Mutex ist also ein Eigentum verbunden, und nur der Eigentümer kann den Mutex freigeben.
  • Die Gründe für die Verwendung von Mutex und Semaphor sind unterschiedlich, möglicherweise aufgrund der Ähnlichkeit in ihrer Implementierung. Ein Mutex würde als binäres Semaphor bezeichnet.
  • Ein weithin bekanntes Missverständnis ist, dass Mutexe und Semaphore fast gleich sind, mit dem einzigen Unterschied, dass ein Mutex bis 1 zählen kann, während Semaphore von 0 bis N zählen können.
  • Es besteht immer Unsicherheit zwischen binärem Semaphor und Mutex. Möglicherweise hören Sie, dass ein Mutex ein binäres Semaphor ist, was nicht korrekt ist.

Vorteile von Semaphor

Hier sind die Vorteile/Vorteile der Verwendung von Semaphore:

  • Dadurch kann mehr als ein Thread auf den kritischen Abschnitt zugreifen
  • Semaphore sind maschinenunabhängig.
  • Semaphore werden im maschinenunabhängigen Code des Mikrokernels implementiert.
  • Sie erlauben nicht, dass mehrere Prozesse in den kritischen Abschnitt gelangen.
  • Da im Semaphor viel Wartezeit herrscht, kommt es nie zu einer Verschwendung von Prozesszeit und Ressourcen.
  • Sie sind maschinenunabhängig und sollten im maschinenunabhängigen Code des Mikrokernels ausgeführt werden.
  • Sie ermöglichen eine flexible Verwaltung der Ressourcen.

Vorteile von Mutex

Hier sind wichtige Vorteile/Vorteile von Mutex

  • Mutexe sind lediglich einfache Sperren, die vor dem Eintritt in den kritischen Abschnitt und der anschließenden Freigabe erhalten werden.
  • Da sich immer nur ein Thread in seinem kritischen Abschnitt befindet, gibt es keine Race Conditions und die Daten bleiben immer konsistent.

Nachteil von Semaphoren

Hier sind die Vor- und Nachteile von Semaphoren

  • Eine der größten Einschränkungen eines Semaphors ist die Prioritätsumkehr.
  • Das Betriebssystem muss alle Aufrufe verfolgen, um zu warten und Semaphore zu signalisieren.
  • Ihre Verwendung wird niemals erzwungen, sondern erfolgt nur durch Konvention.
  • Um de zu vermeidenadlocks in Semaphor müssen die Wait- und Signal-Operationen in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Die Semaphorprogrammierung ist eine complex Daher besteht die Möglichkeit, dass kein gegenseitiger Ausschluss erreicht wird.
  • Es ist auch keine praktische Methode für den Einsatz in großem Maßstab, da ihre Verwendung zu einem Verlust der Modularität führt.
  • Semaphor ist anfälliger für Programmierfehler.
  • Es kann verursachen deadlock oder Verletzung des gegenseitigen Ausschlusses aufgrund eines Programmierfehlers.

Nachteile von Mutex

Hier sind die Vor- und Nachteile von Mutex

  • Wenn ein Thread eine Sperre erhält und in den Ruhezustand wechselt oder vorzeitig freigegeben wird, kann es sein, dass der andere Thread nicht weitermachen kann. Dies kann zum Verhungern führen.
  • Es kann nicht in einem anderen Kontext als dem, in dem es erworben wurde, gesperrt oder entsperrt werden.
  • Im kritischen Abschnitt sollte jeweils nur ein Thread zulässig sein.
  • Die normale Implementierung kann zu einem ausgelasteten Wartezustand führen, der CPU-Zeit verschwendet.