Архитектура операционной системы UNIX

Если вмешательства со стороны других процессов нет, ядро повторяет цикл до тех пор, пока значение семафора не станет больше или равно 0, ибо это означает, что в состоянии приостанова по семафору нет больше ни одного процесса. Тем не менее, нельзя исключить и такую возможность, что сразу после того, как процесс A при тестировании семафора на одноименном процессоре обнаружил нулевое значение семафора, процесс B на своем процессоре выполняет операцию P, уменьшая значение семафора до -1 (Рисунок 12.10). Процесс A продолжит свое выполнение, думая, что им возобновлены все приостановленные по семафору процессы. Таким образом, цикл выполнения операции не дает гарантии возобновления всех приостановленных процессов, поскольку он не является элементарным.

алгоритм P /* операция над семафором типа P */

входная информация:

 (1) семафор

 (2) приоритет

выходная информация:

 0 — в случае нормального завершения

 -1 — в случае аварийного выхода из состояния приостанова по сигналу, принятому в режиме ядра

{

 Pprim(semaphore.lock);

 уменьшить (semaphore.value);

 if (semaphore.value ›= 0) {

  Vprim(semaphore.lock);

  return (0);

 }

 /* следует перейти в состояние приостанова */

 if (проверяются сигналы) {

  if (имеется сигнал, прерывающий нахождение в состоянии приостанова) {

   увеличить (semaphore.value);

   if (сигнал принят в режиме ядра) {

    Vprim(semaphore.lock);

    return(-1);

   }

   else {

    Vprim(semaphore.lock);

    longjmp;

   }

  }

 }

 поставить процесс в конец списка приостановленных по семафору;

 Vprim(semaphore.lock);

 выполнить переключение контекста;

 проверить сигналы (см. выше);

 return(0);

}

Рисунок 12.8. Алгоритм выполнения операции P

Рассмотрим еще один феномен, связанный с использованием семафоров в однопроцессорной системе. Предположим, что два процесса, A и B, конкурируют за семафор. Процесс A обнаруживает, что семафор свободен и что процесс B приостановлен; значение семафора равно -1. Когда с помощью операции V процесс A освобождает семафор, он выводит тем самым процесс B из состояния приостанова и вновь делает значение семафора нулевым. Теперь предположим, что процесс A, по-прежнему выполняясь в режиме ядра, пытается снова заблокировать семафор. Производя операцию P, процесс приостановится, поскольку семафор имеет нулевое значение, несмотря на то, что ресурс пока свободен. Системе придется "раскошелиться" на дополнительное переключение контекста. С другой стороны, если бы блокировка была реализована на основе однопроцессорной схемы (sleep-lock), процесс A получил бы право на повторное использование ресурса, поскольку за это время ни один из процессов не смог бы заблокировать его. Для этого случая схема sleep-lock более подходит, чем схема с использованием семафоров.

алгоритм V /* операция над семафором типа V */

входная информация: адрес семафора

выходная информация: отсутствует

{

 Pprim(semaphore.lock);

 увеличить (semaphore.value);

 if (semaphore.value ‹= 0) {

  удалить из списка процессов, приостановленных по семафору, первый по счету процесс;

  перевести его в состояние готовности к запуску;

 }

 Vprim(semaphore.lock);

}

Рисунок 12.9. Алгоритм выполнения операции V