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.
  • У мьютекса нет подтипа, тогда как у семафора есть два типа: счетный семафор и двоичный семафор.
  • Семафор поддерживает модификацию операций ожидания и сигнала, тогда как Мьютекс изменяется только процессом, который может запросить или освободить ресурс.
  • Значение семафора изменяется с помощью операций ожидания () и сигнала (), с другой стороны, операции мьютекса блокируются или разблокируются.

Что такое семафор?

семафор — это просто переменная, которая не является отрицательной и распределяется между потоками. Семафор — это сигнальный механизм, и поток, ожидающий семафора, может получить сигнал от другого потока. Он использует два atomic-операции: 1) ожидание и 2) сигнал для процесс syncхронизация.

Семафор либо разрешает, либо запрещает доступ к ресурсу, в зависимости от того, как он настроен.

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 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.

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.

Разница между семафором и мьютексом

Разница между семафором и мьютексом

параметры семафор Mutex
Механизм Это тип сигнального механизма. Это запорный механизм.
Тип данных Семафор — целочисленная переменная. Мьютекс — это просто объект.
Модификация Операции ожидания и сигнала могут изменить семафор. Он изменяется только процессом, который может запросить или освободить ресурс.
Управление ресурсами Если ни один ресурс не свободен, процессу требуется ресурс, который должен выполнить операцию ожидания. 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 изменяется с помощью операций ожидания () и сигнала (). Объект-мьютекс заблокирован или разблокирован.
Занятость ресурсов Он занят, если все ресурсы используются и процесс, запрашивающий ресурс, выполняет операцию wait() и блокируется до тех пор, пока счетчик семафоров не станет >1. В случае, если объект уже заблокирован, процесс, запрашивающий ресурсы, ожидает и ставится в очередь системы, прежде чем блокировка будет снята.

Общие факты о мьютексе и семафоре

Вот несколько общих фактов о мьютексе и семафоре:

  • Только одна задача может получить мьютекс. Таким образом, с мьютексом связано право собственности, и только владелец может освободить мьютекс.
  • 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.

Преимущества семафора

Вот плюсы/преимущества 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 имеется занятое ожидание, никогда не происходит потери времени и ресурсов процесса.
  • Они машинно-независимы и должны выполняться в машинно-независимом коде микроядра.
  • Они позволяют гибко управлять ресурсами.

Преимущества мьютекса

Вот важные плюсы/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.

Недостаток семафоров

Вот минусы/недостаток семафора

  • Одним из самых больших ограничений семафора является инверсия приоритета.
  • Операционная система должна отслеживать все вызовы ожидания и сигнализировать семафор.
  • Их использование никогда не является обязательным, но только по соглашению.
  • Во избежание деadlocks в семафоре, операции ожидания и сигнала 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.

Недостатки мьютекса

Вот минусы/недостатки 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.