Muteks vs Semaphore – Perbedaan Antara Mereka

Perbedaan Utama Antara Mutex dan Semaphore

• Mutex adalah mekanisme penguncian Semaphore adalah mekanisme persinyalan
• Mutex hanyalah sebuah objek, sementara itu Semaphore adalah bilangan bulat
• Mutex tidak memiliki subtipe, sedangkan semaphore memiliki dua jenis: semafor penghitungan dan semafor biner.
• Semaphore mendukung modifikasi operasi tunggu dan sinyal, sedangkan Mutex hanya dimodifikasi oleh proses yang dapat meminta atau melepaskan sumber daya.
• Semaphore nilai dimodifikasi menggunakan operasi wait() dan signal(), di sisi lain, operasi Mutex dikunci atau tidak dibuka.

Di sini, saya telah menganalisis perbedaan antara Mutex dan Semaphore dan akan mengevaluasi secara komprehensif pro dan kontra mereka.

Fakta Umum tentang Mutex dan Semaphore

Mengambil dari praktik saya, berikut adalah beberapa fakta umum tentang Mutex vs Semaphore:

• Hanya satu tugas yang dapat memperoleh mutex. Jadi, mutex mempunyai kepemilikan, dan hanya pemiliknya yang dapat melepaskannya.
• Alasan penggunaan mutex dan semaphore berbeda mungkin karena kesamaan implementasinya, mutex disebut dengan biner semaphore.
• Salah satu kesalahpahaman yang terkenal adalah Mutex dan Semaphoresnya hampir sama, yang membedakan hanyalah Mutex mampu menghitung sampai 1, sedangkan Semaphores dapat menghitung dari 0 hingga N.
• Selalu ada ketidakpastian antara semaphore biner dan mutex. Anda mungkin mendengar bahwa mutex adalah semaphore biner, dan itu tidak benar.

Apa itu Semaphore?

Sebuah semafor hanyalah sebuah variabel yang tidak negatif dan dibagi di antara thread. Semaphore adalah mekanisme pensinyalan, dan thread yang sedang menunggu semaphore dapat diberi sinyal oleh thread lain. Ia menggunakan dua operasi atomik, 1) menunggu dan 2) memberi sinyal untuk sinkronisasi proses.

A tiang sinyal mengizinkan atau melarang akses ke sumber daya, yang bergantung pada cara pengaturannya.

Penggunaan Semaphore

Dalam kasus buffer tunggal, kita dapat memisahkan buffer 4 KB menjadi empat buffer 1 KB. Semaphore dapat dikaitkan dengan keempat buffer ini. Hal ini memungkinkan pengguna dan produsen untuk bekerja pada buffer yang berbeda pada saat yang sama.

Keuntungan Semaphore

Dalam praktik saya, berikut adalah keuntungan utama menggunakan semaphore:

• Ini memungkinkan lebih dari satu thread untuk mengakses bagian kritis
• Semaphores tidak bergantung pada mesin.
• Semaphores diimplementasikan dalam kode mikrokernel yang tidak bergantung pada mesin.
• Mereka tidak mengizinkan banyak proses memasuki bagian kritis.
• Karena ada jadwal tunggu yang sibuk di semaphore, waktu proses dan sumber daya tidak pernah terbuang percuma.
• Mereka tidak bergantung pada mesin, yang harus dijalankan dalam kode mikrokernel yang tidak bergantung pada mesin.
• Mereka memungkinkan pengelolaan sumber daya yang fleksibel.

Kekurangan dari Semaphores

Berikut kekurangan semaphore yang saya temui.

• Salah satu batasan terbesar semaphore adalah inversi prioritas.
• Sistem operasi harus melacak semua panggilan untuk menunggu dan memberi sinyal semaphore.
• Penggunaannya tidak pernah dipaksakan, namun hanya berdasarkan konvensi.
• Untuk menghindari kebuntuan di semaphore, Tunggu dan Signal Operasi harus dijalankan dalam urutan yang benar.
• Semaphore Pemrograman merupakan metode yang rumit, jadi ada kemungkinan tidak tercapainya pengecualian bersama.
• Ini juga bukan metode praktis untuk penggunaan skala besar karena penggunaannya menyebabkan hilangnya modularitas.
• Semaphore lebih rentan terhadap kesalahan programmer.
• Ini dapat menyebabkan jalan buntu atau pelanggaran saling pengecualian karena kesalahan programmer.

Apa itu Mutex?

Bentuk lengkap Mutex adalah Objek Pengecualian Bersama. Ini adalah jenis semaphore biner khusus yang digunakan untuk mengontrol akses ke sumber daya bersama. Ini mencakup mekanisme pewarisan prioritas untuk menghindari masalah inversi prioritas yang diperluas. Hal ini memungkinkan tugas-tugas dengan prioritas lebih tinggi saat ini disimpan dalam keadaan diblokir untuk waktu sesingkat mungkin. Namun, pewarisan prioritas tidak memperbaiki inversi prioritas namun hanya meminimalkan dampaknya.

Penggunaan Mutex

Mutex menyediakan pengecualian bersama, yang dapat berupa produsen atau konsumen yang dapat memiliki kunci (mutex) dan melanjutkan pekerjaan mereka. Selama produsen mengisi buffer, pengguna perlu menunggu, dan sebaliknya. Dalam penguncian Mutex, sepanjang waktu, hanya satu utas yang dapat bekerja dengan seluruh buffer.

Keunggulan Mutex

Dari pengamatan saya, berikut manfaat utama Mutex:

• Mutex hanyalah kunci sederhana yang diperoleh sebelum memasuki bagian kritisnya dan kemudian melepaskannya.
• Karena hanya satu thread yang berada di bagian kritisnya pada waktu tertentu, tidak ada kondisi balapan, dan data selalu tetap konsisten.

Kekurangan Mutex

Dalam praktik saya, saya telah mengidentifikasi beberapa kelemahan Mutex.

• Jika sebuah thread mendapatkan kunci dan masuk ke mode tidur atau didahului, maka thread lainnya mungkin tidak dapat bergerak maju. Hal ini dapat menyebabkan kelaparan.
• Itu tidak dapat dikunci atau dibuka dari konteks yang berbeda dari konteks yang mendapatkannya.
• Hanya satu thread yang diperbolehkan berada di bagian kritis dalam satu waktu.
• Implementasi normal dapat menyebabkan status sibuk menunggu, yang membuang-buang waktu CPU.

Perbedaan antara Semaphore dan Mutex

Berdasarkan apa yang telah saya pelajari saat bekerja dengan mereka, inilah cara Mutex dan Semaphoreberbeda:

Kesimpulan

Dalam pengalaman saya, kunci untuk memilih antara mutex dan semaphore adalah mengenali nuansa operasionalnya. Semaphores ideal untuk sinkronisasi kompleks, sedangkan mutex cocok untuk pengecualian bersama yang mudah, memastikan keamanan sumber daya dalam konteks yang lebih sederhana.