Sistemi Operativi. IPC: Inter-Process Communication

Transcript

1 Sistemi Operativi IPC: Inter-Process Communication A.A

2 Competizione per le risorse (Race Condition)

3 Regioni critiche 1. No two processes may be simultaneously inside their critical regions 2. No assumptions may be made about speeds or the number of CPUs 3. No process running outside its critical region may block any process 4. No process should have to wait forever to enter its critical region

4 Accesso a una regione critica

5 Mutua esclusione in Java Si ottiene decorando un metodo con l attributo sychronized Se un thread si trova all interno di una zona di codice delimitata con synchronized di un certo oggetto nessun altro thread può accedere ad una zona delimitata delle stesso oggetto NOTA: le zone delimitate non sono necessariamente contigue

6 Mutua esclusione con Busy Waiting Disabilitazione degli interrupt TSL Variabili di lock Alternanza stretta

7 Algoritmo di Peterson

8 Peterson for dummies La condizione non è più verificata (tocca a me) quando: 1. L altro processo tenta di entrare (turn = other in enter_region) 2. L altro processo esce (interested[other] = false in exit_region) Se non interviene lo scheduler, mi blocco qui PER SEMPRE

9 Sleep and Wait Fare busy waiting non è un buon approccio Uso inutile di CPU Priority inversion Assunzioni sulla struttura del sistema È invece decisamente preferibile avere a disposizione uno strumento per aspettare che una risorsa sia disponibile

10 Produttore e consumatore

11 Soluzione SBAGLIATA

12 Strutture dati evolute Semafori (mutex) Monitor

13 Soluzione con semafori (questa funziona)

14 Soluzione con semafori

15 Java = monitor Wait() e notify() non sono altro che l implementazione in Java del sistema di sleep e wakeup dei monitor classici Etichettare una funzione o una variabile synchronized vuol dire che questa fa parte del monitor SOLO all interno del monitor (zona protetta da un synchronized) posso fare uso di wait() e notify()

16 Semafori e monitor È possibile implementare un semaforo usando un monitor Ed è anche un buon esercizio per vedere se avete capito come funzionano i meccanismi Provateci, e confrontate il vostro codice con le N 2 soluzioni che trovate online

17 Attesa all interno di una regione critica Sono all interno di una regione critica e devo attendere un evento Ho già prodotto il dato ma devo aspettare che si liberi dello spazio nel buffer condiviso Non ha senso tenere la regione critica occupata Anche perché questo potrebbe prevenire il fatto che il buffer si liberi Posso sospendermi volontariamente e aspettare che qualcuno mi svegli Quando, ad esempio, un consumatore libera dello spazio Quando il processo torna in stato di ready, deve acquisire nuovamente l accesso alla regione critica

18 Attesa all interno di una regione critica in java Si usano wait() e notify() Dall interno di un metodo sincronizzato posso chiedere di essere sospeso fino a che qualcuno non farà un notify() (riabilitandomi allo scheduling) Il thread che fa uso di wait() rinuncia al lock e nel caso sia risvegliato deve acquisirlo di nuovo Nel caso ci siano più processi in wait sulla stessa regione critica non possiamo prevedere quale sarà quello che verrà risvegliato

19 Barriere

20 Implementare barriere in Java Si ottiene facilmente con notifyall() I thread che raggiungono la barriera si mettono in wait() Quando tutti i thread sono in wait (basta contarli) un thread esterno fa una notifyall() e li risveglia tutti insieme I thread dovranno ri-acquisire il lock per uscire dalla regione critica Come prima, non è noto a priori l ordine di schedulazione

21 Il problema del 5 filosofi

22 Sul libro Capitolo Della TSL sappiate che cosa è ma ignorate gli esempi in pseudo-assembler Tranne la parte di implementazione dei Mutex Tranne Mutexes in Pthreads Tranne e