os4

14. Конкуренция: взаимно изключване и синхронизация
Монитори. Предаване на съобщения. Задачата на бръснаря

5.5 Монитори.
** Монитор със сигнал.
    Мониторите са програмни модули, състоящи се от една или повече процедури, инициализация и локални данни. Главни характеристики:
   1. Локалните данни са достъпни само от процедурите на монитора.
   2. Един процес "влиза в монитора" като извика някоя от процедурите му.
   3. Само един процес може да се изпълнява в монитора, всеки друг процес чака да се "освободи" монитора.
    Променливи на условия (condition variables). Функции с тези променливи:
- cwait(c): Прекратяване изпълнението на процеса с условие c. Мониторът е достъпен за друг процес;
- csignal(c): Въобновяване на изпълнението на процеса, прекратен с cwait със същото условие. Ако има няколко такива процеса се избира един от тях, ако няма - нищо не се прави.
    Разлика със семафорите - сигналът се "загубва", ако няма чакащи процеси за този сигнал.
--- FIGURE 5.22 ---
/* program producerconsumer */
monitor boundedbuffer;
char buffer[N];         /* space for N items */
int nextin, nextout;    /* buffer pointers */
int count;              /* number of items in buffer */
int notfull, notempty; /* for synchronization */

void append (char x)
{
if (count == N)
cwait(notfull); /* buffer is оull;*/
/* avoid overflow */
buffer[nextin] = x;
nextin = (nextin + 1) % N;
count++; /* one more item in buffer */
csignal(notempty);
/* resume any waiting consumer */
} void take (char x)
{
if (count == 0)
cwait(notempty); /* buffer is empty;*/
/* avoid underflow */
x = buffer[nextout];
nextout = (nextout + 1) % N;
count--; /* one fewer item in buffer */
csignal(notfull);
/* resume any waiting producer */
}

{
/* monitor body */
nextin = 0; nextout = 0; count = 0; /* buffer initially empty */
}

void producer()
{ char x;
while (true)
{
produce(x);
append(x);
}
} void consumer()
{ char x;
while (true)
{
take(x);
consume(x);
}
}

void main()
{ parbegin(producer, consumer);
}
** Монитори със съобщения и разпространение.

5.6 Предаване на съобщения.
Синхронизация и комуникация са двата проблема на взаимодействащи си процеси - взаимно изключване и обмен на информация. Двете задачи се решават с обмен на съобщения. Дефинират се два примитива (процедури):
send(destination, message)
receive(source, message)
Съществуват различини възможности за реализация на тези 2 процедури:

Synchronization	Addressing	Format
Send	Direct	Content
blocking	send	Length
nonblocking	receive	fixed
Receive	explicit	variable
blocking	implicit
nonblocking	Indirect
test for arrival	static	Queuing Discipline
	dynamic	FIFO
	ownership	Priority

** Синхронизация.
    Send - процесът се блокира, докато събощението бъде получено (blocking send) или процесът не се блокира (nonblocking send).
    Receive - ако съобщението е изпратено, то се получава и процесът продължава. Ако не е изпратено: процесът се блокира до изпращане и получавене на съобщението (blocking receive) или процесът продължава, изоставяйки опитите за получаването му (nonblocking receive).
    Възможни са 3 комбинации :
-- Blocking send, blocking receive;
-- Nonblocking send, blocking receive - най-често срещано, при грешка, могат де се генерират много съобщения;
-- Nonblocking send, nonblocking receive.
** Адресиране.
--- FIGURE 5.24 ---
** Формат на съобщенията.
--- FIGURE 5.25 ---
** Дисциплина на опашките.

5.6 Задачата на бръснаря.
--- FIGURE 5.16 ---