Мьютекс против семафора – разница между ними

Ключевая разница между мьютексом и семафором

  • Мьютекс — это механизм блокировки, тогда как семафор — это сигнальный механизм.
  • Мьютекс — это просто объект, а семафор — целое число.
  • Мьютекс не имеет подтипа, тогда как семафор имеет два типа: счетный семафор и двоичный семафор.
  • Семафор поддерживает ожидание и сигнал operaмодификации, тогда как Mutex модифицируется только процессом, который может запросить или освободить ресурс.
  • Значение семафора модифицируется с помощью wait() и signal(). operaции, с другой стороны, Mutex operaЗамки заблокированы или разблокированы.

Разница между мьютексом и семафором
Разница между мьютексом и семафором

Здесь я проанализировал разницу между Mutex и Semaphore и всесторонне оценю их плюсы и минусы.

Общие факты о мьютексе и семафоре

Драwing Из моей практики вот несколько общих фактов о мьютексе и семафоре:

  • Только одна задача может получить мьютекс. Таким образом, мьютекс имеет право собственности, и только владелец может его освободить.
  • Причины использования мьютекса и семафора различны, возможно, из-за сходства их реализации мьютекс можно было бы назвать двоичным семафором.
  • Одно широко известное заблуждение заключается в том, что мьютексы и семафоры почти одинаковы, с той лишь разницей, что мьютексы способны считать до 1, а семафоры — от 0 до N.
  • Всегда существует неопределенность между двоичным семафором и мьютексом. Вы можете услышать, что мьютекс — это двоичный семафор, но это неверно.

Что такое семафор?

Семафор — это просто переменная, которая неотрицательна и распределяется между потоками. Семафор — это сигнальный механизм, и поток, ожидающий семафора, может получить сигнал от другого потока. Он использует два atomic opera1) ожидание и 2) сигнал для процесс syncхронизация.

A семафор либо разрешает, либо запрещает доступ к ресурсу, что зависит от того, как он настроен.

Использование семафора

В случае одного buffer, мы можем отделить 4 КБ buffer на четыре по 1 КБ bufferс. Семафор может быть связан с этими четырьмя bufferс. Это позволяет пользователям и производителям работать над разными buffers одновременно.

Преимущества семафора

В моей практике вот ключевые положительные стороны использования семафора:

  • Это позволяет более чем одному потоку получить доступ к критической секции.
  • Семафоры машинно-независимы.
  • Семафоры реализованы в машинно-независимом коде микроядра.
  • Они не позволяют нескольким процессам войти в критическую секцию.
  • Поскольку в семафоре плотный график ожидания, время и ресурсы процесса никогда не тратятся зря.
  • Они машинно-независимы и должны выполняться в машинно-независимом коде микроядра.
  • Они позволяют гибко управлять ресурсами.

Недостатки семафоров

Вот недостатки семафора, с которыми я столкнулся.

  • Одним из самых больших ограничений семафора является инверсия приоритета.
  • В эмирском operaСистема ting должна отслеживать все вызовы ожидания и сигнализировать семафор.
  • Их использование никогда не является обязательным, но только по соглашению.
  • Во избежание деadlocks в семафоре, Ожидание и Сигнал operaДействия должны выполняться в правильном порядке.
  • Программирование семафоров — это комplex метод, поэтому есть шансы не добиться взаимного исключения.
  • Это также непрактичный метод для крупномасштабного использования, поскольку их использование приводит к потере модульности.
  • Семафор более подвержен ошибкам программиста.
  • Это может вызвать deadlock или нарушение взаимного исключения из-за ошибки программиста.

Что такое Мьютекс?

Полная форма Mutex — объект взаимного исключения. Это особый тип двоичного семафора, который используется для управления доступом к общему ресурсу. Он включает механизм наследования приоритетов, позволяющий избежать проблем расширенной инверсии приоритетов. Это позволяет сохранять текущие задачи с более высоким приоритетом в заблокированном состоянии в течение как можно более короткого времени. Однако наследование приоритетов не исправляет инверсию приоритетов, а лишь минимизирует ее эффект.

Использование мьютекса

Мьютекс обеспечивает взаимное исключение, которое может быть как производителем, так и потребителем, который может получить ключ (мьютекс) и продолжить свою работу. Пока производитель заполняет buffer, пользователю нужно подождать, и наоборот. При блокировке Mutex постоянно только один поток может работать со всем потоком. buffer.

Преимущества мьютекса

Из того, что я заметил, вот ключевые преимущества Mutex:

  • Мьютексы — это простые блокировки, получаемые перед входом в критическую секцию и последующим ее освобождением.
  • Поскольку в любой момент времени в своей критической секции находится только один поток, условий гонки не возникает, и данные всегда остаются согласованными.

Недостатки мьютекса

В своей практике я выявил несколько минусов Mutex.

  • Если поток получает блокировку и переходит в спящий режим или его вытесняют, другой поток может не иметь возможности двигаться вперед. Это может привести к голоданию.
  • Его нельзя заблокировать или разблокировать из контекста, отличного от того, в котором он был получен.
  • В критическом разделе одновременно должен быть разрешен только один поток.
  • Обычная реализация может привести к состоянию занятости ожидания, что приводит к потере процессорного времени.

Разница между семафором и мьютексом

Основываясь на том, что я узнал, работая с ними, вот чем отличаются мьютексы и семафоры:

Семафор против Мьютекса
Семафор против Мьютекса
параметры семафор Mutex
Механизм Это тип сигнального механизма. Это запорный механизм.
Тип данных Семафор — целочисленная переменная. Мьютекс — это просто объект.
Модификация Ожидание и сигнал operaции могут модифицировать семафор. Он изменяется только процессом, который может запросить или освободить ресурс.
Управление ресурсами Если ни один ресурс не свободен, то процессу требуется ресурс, который должен выполнить ожидание. operaция. Он должен подождать, пока счетчик семафора не станет больше 0. Если он заблокирован, процесс должен подождать. Процесс должен храниться в очереди. Доступ к нему необходим только тогда, когда мьютекс разблокирован.
Нить Вы можете иметь несколько потоков программы. Вы можете иметь несколько потоков программы во мьютексе, но не одновременно.neoусли.
Собственность Значение может быть изменено любым процессом, высвобождающим или получающим ресурс. Блокировка объекта снимается только тем процессом, который получил его блокировку.
Тип Типы семафоров: счетный семафор и двоичный семафор. Мьютекс не имеет подтипов.
Эксплуатация Значение семафора модифицируется с помощью wait() и signal(). operaния. Объект-мьютекс заблокирован или разблокирован.
Занятость ресурсов Он занят, если все ресурсы используются и процесс, запрашивающий ресурс, выполняет ожидание () operaи блокируется до тех пор, пока количество семафоров не станет >1. В случае, если объект уже заблокирован, процесс, запрашивающий ресурсы, ожидает и ставится в очередь системы, прежде чем блокировка будет снята.

Заключение

По моему опыту, ключом к выбору между мьютексами и семафорами является признание их operaционные нюансы. Семафоры идеально подходят для complex syncхронизации, тогда как мьютексы подходят для простых взаимных исключений, обеспечивая безопасность ресурсов в более простых контекстах.