Архитектура операционной системы UNIX (ЛП)

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