Mutex et Semaphore - Différence entre eux

Différence clé entre Mutex et Semaphore

• Mutex est un mécanisme de verrouillage, alors que Semaphore est un mécanisme de signalisation
• Mutex n'est qu'un objet, alors que Semaphore est un entier
• Mutex n'a pas de sous-type, alors que le sémaphore a deux types : le sémaphore de comptage et le sémaphore binaire.
• Semaphore prend en charge la modification des opérations d'attente et de signal, tandis que Mutex n'est modifié que par le processus qui peut demander ou libérer une ressource.
• Semaphore la valeur est modifiée à l'aide des opérations wait() et signal(), par contre, les opérations Mutex sont verrouillées ou déverrouillées.

Ici, j'ai analysé la différence entre Mutex et Semaphore et évaluera de manière exhaustive leurs avantages et leurs inconvénients.

Faits communs sur Mutex et Semaphore

En m'appuyant sur ma pratique, voici quelques faits communs sur Mutex vs. Semaphore:

• Une seule tâche peut acquérir le mutex. Ainsi, un mutex est propriétaire et seul le propriétaire peut le libérer.
• Les raisons d'utiliser un mutex et un sémaphore sont différentes, peut-être en raison de la similitude dans leur implémentation, un mutex serait appelé sémaphore binaire.
• Une idée fausse très connue est que les Mutex et Semaphores sont presque identiques, la seule différence étant qu'un Mutex est capable de compter jusqu'à 1, tandis que Semaphoreest capable de compter de 0 à N.
• Il y a toujours une incertitude entre le sémaphore binaire et le mutex. Vous entendrez peut-être dire qu'un mutex est un sémaphore binaire, ce qui n'est pas correct.

Qu'est-ce qu'une Semaphore?

Un sémaphore est simplement une variable non négative et partagée entre les threads. Un sémaphore est un mécanisme de signalisation, et un thread qui attend un sémaphore peut être signalé par un autre thread. Il utilise deux opérations atomiques, 1) attendre et 2) signaler pour le synchronisation des processus.

A sémaphore autorise ou interdit l'accès à la ressource, qui dépend de la façon dont elle est configurée.

L'utilisation de Semaphore

Dans le cas d'un seul tampon, nous pouvons séparer le tampon de 4 Ko en quatre tampons de 1 Ko. Semaphore peuvent être associés à ces quatre tampons. Cela permet aux utilisateurs et aux producteurs de travailler sur différents tampons en même temps.

Avantages de Semaphore

Dans ma pratique, voici les principaux avantages de l'utilisation du sémaphore :

• Il permet à plusieurs threads d'accéder à la section critique
• SemaphoreLes s sont indépendants de la machine.
• SemaphoreLes s sont implémentés dans le code indépendant de la machine du micro-noyau.
• Ils ne permettent pas à plusieurs processus d'entrer dans la section critique.
• Comme il y a un calendrier d'attente chargé dans le sémaphore, il n'y a jamais de perte de temps et de ressources de processus.
• Ils sont indépendants de la machine et doivent être exécutés dans le code indépendant de la machine du micro-noyau.
• Ils permettent une gestion flexible des ressources.

Inconvénients de Semaphores

Voici les inconvénients du sémaphore que j'ai rencontrés.

• L'une des plus grandes limitations d'un sémaphore est l'inversion des priorités.
• Le système d'exploitation doit garder une trace de tous les appels à attendre et signaler le sémaphore.
• Leur utilisation n’est jamais imposée, mais uniquement par convention.
• Afin d'éviter les blocages dans le sémaphore, les commandes Wait et Signal les opérations doivent être exécutées dans le bon ordre.
• Semaphore la programmation est une méthode complexe, il y a donc des chances de ne pas parvenir à une exclusion mutuelle.
• Ce n’est pas non plus une méthode pratique pour une utilisation à grande échelle car son utilisation entraîne une perte de modularité.
• Semaphore est plus sujet aux erreurs du programmeur.
• Cela peut causer impasse ou violation de l'exclusion mutuelle en raison d'une erreur du programmeur.

Qu'est-ce que Mutex ?

La forme complète de Mutex est Mutual Exclusion Object. Il s'agit d'un type spécial de sémaphore binaire utilisé pour contrôler l'accès à la ressource partagée. Il comprend un mécanisme d'héritage de priorité pour éviter les problèmes étendus d'inversion de priorité. Il permet aux tâches actuelles de priorité plus élevée de rester bloquées pendant la durée la plus courte possible. Cependant, l'héritage des priorités ne corrige pas l'inversion des priorités mais minimise seulement son effet.

Utilisation de Mutex

Un mutex fournit une exclusion mutuelle, qui peut être soit un producteur, soit un consommateur qui peut avoir la clé (mutex) et poursuivre son travail. Tant que le producteur remplit le tampon, l'utilisateur doit attendre, et vice versa. Dans le verrouillage Mutex, à tout moment, un seul thread peut fonctionner avec l'intégralité du tampon.

Avantages de Mutex

D’après ce que j’ai observé, voici les principaux avantages de Mutex :

• Les mutex ne sont que de simples verrous obtenus avant d'entrer dans sa section critique puis de la relâcher.
• Puisqu'un seul thread se trouve dans sa section critique à un moment donné, il n'y a pas de conditions de concurrence et les données restent toujours cohérentes.

Inconvénients du Mutex

Dans ma pratique, j'ai identifié plusieurs inconvénients de Mutex.

• Si un thread obtient un verrou et se met en veille ou s'il est préempté, l'autre thread risque de ne pas pouvoir avancer. Cela peut conduire à la famine.
• Il ne peut pas être verrouillé ou déverrouillé depuis un contexte différent de celui qui l'a acquis.
• Un seul thread à la fois doit être autorisé dans la section critique.
• L'implémentation normale peut conduire à un état d'attente occupé, ce qui gaspille du temps CPU.

Différence entre Semaphore et Mutex

Sur la base de ce que j'ai appris en travaillant avec eux, voici comment les Mutex et Semaphores diffèrent :

Conclusion

D'après mon expérience, la clé pour choisir entre les mutex et les sémaphores est de reconnaître leurs nuances opérationnelles. SemaphoreLes mutex sont idéaux pour les synchronisations complexes, tandis que les mutex sont adaptés aux exclusions mutuelles simples, garantissant la sécurité des ressources dans des contextes plus simples.