¿Qué es Semaphore? Contando, tipos binarios con ejemplo

¿Qué es Semaphore?

Semaphore es simplemente una variable que no es negativa y se comparte entre subprocesos. Un semáforo es un mecanismo de señalización y un subproceso que está esperando un semáforo puede recibir señales de otro subproceso. Utiliza dos operaciones atómicas: 1) Esperar y 2) Signal para la sincronización de procesos.

Un semáforo permite o no permite el acceso al recurso, lo que depende de cómo esté configurado.

Características de los Semaphore

Estas son las características de un semáforo:

• Es un mecanismo que se puede utilizar para proporcionar sincronización de tareas.
• Es un mecanismo de sincronización de bajo nivel.
• Semaphore siempre tendrá un valor entero no negativo.
• Semaphore Se puede implementar utilizando operaciones de prueba e interrupciones, que deben ejecutarse utilizando descriptores de archivos.

Tipos de Semaphores

Los dos tipos comunes de semáforos son:

• Contando semáforos
• Semáforos binarios

Cálculo Semaphores

Este tipo de Semaphore Utiliza un contador que permite que una tarea se adquiera o se libere varias veces. Si el contador inicial es cero, el semáforo de conteo debe crearse en estado no disponible.

Sin embargo, si el recuento es> 0, el semáforo se crea en el estado disponible y la cantidad de tokens que tiene es igual a su recuento.

Binario Semaphores

Los semáforos binarios son bastante similares a los semáforos de conteo, pero su valor está restringido a 0 y 1. En este tipo de semáforo, la operación de espera solo funciona si el semáforo es igual a 1, y la operación de señal tiene éxito cuando el semáforo es igual a 0. Su implementación es más sencilla que la de los semáforos de conteo.

Ejemplo de Semaphore

El programa que se muestra a continuación es una implementación paso a paso que implica el uso y la declaración de un semáforo.

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

Espera y Signal Operaciones en Semaphores

Ambas operaciones se utilizan para implementar sincronización de procesosEl objetivo de esta operación de semáforo es lograr la exclusión mutua.

Esperar Operadisrupción

Este tipo de operación de semáforo le ayuda a controlar la entrada de una tarea en la sección crítica. Sin embargo, si el valor de espera es positivo, entonces el valor del argumento de espera X se decrementa. En el caso de un valor negativo o cero, no se ejecuta ninguna operación. También se denomina operación P(S).

Después de disminuir el valor del semáforo, que se vuelve negativo, el comando se mantiene hasta que se cumplan las condiciones requeridas.

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

Signal Inteligente

Este tipo de Semaphore La operación se utiliza para controlar la salida de una tarea de una sección crítica. Ayuda a incrementar el valor del argumento en 1, lo que se denota como V(S).

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

Cálculo Semaphore vs binario Semaphore

A continuación, se muestran algunas diferencias importantes entre el conteo y el semáforo binario:

Diferencia entre Semaphore frente a exclusión mutua

La tabla a continuación compara una semáforo con mutex en varios parámetros:

Ventajas de Semaphores

Aquí están los pros y los beneficios de usar Semaphore:

• Permite que más de un hilo acceda a la sección crítica.
• SemaphoreLos s son independientes de la máquina.
• SemaphoreLos s se implementan en el código independiente de la máquina del microkernel.
• No permiten que múltiples procesos ingresen a la sección crítica.
• Como hay mucha espera en el semáforo, nunca se desperdician tiempo ni recursos en el proceso.
• Son independientes de la máquina, por lo que deben ejecutarse en el código independiente de la máquina del microkernel.
• Permiten una gestión flexible de los recursos.

Desventajas de Semaphores

Aquí están las desventajas/inconvenientes del semáforo:

• Una de las mayores limitaciones de un semáforo es la inversión de prioridad.
• El sistema operativo tiene que mantener track de todas las llamadas a esperar y señalizar el semáforo.
• Su uso nunca se impone, sino que es únicamente por convención.
• Para evitar bloqueos en el semáforo, se deben esperar y Signal Las operaciones deben ejecutarse en el orden correcto.
• Semaphore La programación es complicada, por lo que existe la posibilidad de que no se logre la exclusión mutua.
• Tampoco es un método práctico para uso a gran escala ya que su uso conduce a una pérdida de modularidad.
• Semaphore es más propenso a errores del programador.
• Puede causar punto muerto o violación de exclusión mutua debido a un error del programador.

Preguntas Frecuentes