Problema dei Fumatori di sigarette. Problema dei Fumatori di sigarette. Problema dei Fumatori di sigarette

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1 1 3 processi fumatori 1 processo tabaccaio Ogni fumatore esegue ripetutamente un ciclo in cui prepara una sigaretta e poi la fuma Per preparare la sigaretta un fumatore ha bisogno di 3 ingredienti (risorse): tabacco carta fiammiferi Ogni processo fumatore possiede un solo ingrediente (risorsa) in quantità illimitata: fumatore 1 possiede il tabacco fumatore 2 possiede la carta fumatore 3 possiede i fiammiferi 2 Il tabaccaio possiede in infinita quantità tutti e tre gli ingredienti 3 Il tabaccaio sceglie 2 ingredienti a caso, li mette a disposizione, e si sospende Il fumatore che possiede il terzo ingrediente può prelevare gli altri due, preparare la sigaretta e mettersi a fumare. Quando termina lo segnala al tabaccaio che si sveglia, e il processo si ripete. 1

2 4 scrivete 4 programmi concorrenti che simulino il comportamento del tabaccaio e dei tre fumatori. Suggerimento: avrete probabilmente bisogno di un semaforo per controllare ogni risorsa in gioco Alternativamente, potete usare un semaforo per ogni fumatore Avrete anche bisogno di un semaforo per controllare il comportamento del tabaccaio 5 Prima soluzione: usiamo 1 semaforo per ogni ingrediente + 1 semaforo per il tabaccaio Inizializzazione: carta = 0; tabacco = 0; fiammiferi = 0; tabaccaio = 0; 6 Tabaccaio: sceglie 2 ingredienti a e b if (a == fiammiferi) signal(fiammiferi) else if (a == tabacco) signal(tabacco) else if (a == carta) signal(carta) stessa cosa per l ingrediente b wait(tabaccaio) 2

3 7 Fumatore 1 /* possiede il tabacco */ wait(fiammiferi) wait(carta) <prepara sigaretta> <fuma> signal(tabaccaio) 8 Gli altri fumatori, hanno un codice analogo Ad esempio, se il secondo fumatore ha la carta, farà una wait su fiammiferi e su tabacco Siamo sicuri che questa soluzione non produca deadlock o starvation di uno dei processi? Cambia qualcosa l ordine in cui ogni fumatore esegue le wait sui due ingredienti che gli mancano? 9 Seconda soluzione: 1 semaforo per fumatore + 1 semaforo per tabaccaio Inizializzazione: ha_tabacco = 0; ha_carta = 0; ha_fiammiferi = 0; tabaccaio = 0; 3

4 10 Tabaccaio sceglie ingrediente da non vendere (A) if (A == fiammiferi) signal(ha_fiammiferi) else if (A == tabacco) signal(ha_tabacco) else if (A == carta) signal(ha_carta) metti a disposizione gli altri ingredienti wait(tabaccaio) 11 Fumatore 1 /* possiede il tabacco */ wait(ha_tabacco) /* viene sbloccato quando sono disponibili gli altri ingredienti */ <prepara sigaretta> <fuma> signal(tabaccaio) 12 Gli altri fumatori, hanno un codice analogo Ad esempio, se il secondo fumatore ha la carta, farà una wait su ha_carta Siamo sicuri che questa soluzione non produca deadlock o starvation di uno dei processi? quale delle due soluzioni è migliore secondo voi? 4

5 Problema del barbiere 13 In un negozio di barbiere vi sono: Una sala d attesa con N sedie Una sedia del barbiere Quando non ci sono clienti il barbiere dorme Quando arriva un cliente: se le sedie sono tutte occupate, il cliente se ne va se ci sono sedie libere, il cliente aspetta di essere servito se il barbiere sta dormendo, allora il cliente lo sveglia e viene servito Problema del barbiere 14 Scrivete due programmi concorrenti che simulino il comportamento del barbiere e del generico cliente Suggerimento: avrete bisogno di contare il numero di posti liberi, e/o il numero di clienti presenti Avrete anche bisogno di indicare il fatto che il barbiere sia occupato o meno 15 Problema del barbiere Soluzione: usiamo le seguenti strutture dati: 1 semaforo customers per controllare l accesso alla sala d attesa inizializzato a 0 1 semaforo barber per il barbiere inizializzato a 0 1 variabile waiting=0 che indica il numero di clienti in attesa 1 semaforo mutex inizializzato a 1 per l accesso mutuamente esclusivo a waiting (e non solo...) 5

6 Problema del barbiere 16 Barbiere wait(customers) /* dormo finché la sala è vuota */ wait(mutex) waiting = waiting 1 /* un cliente in meno in attesa */ signal(barber) signal(mutex) cut_hair() Problema del barbiere 17 Cliente wait(mutex) if (waiting < N) { waiting = waiting + 1 /* mi conto anch io */ signal(customers) /* sveglio il barb. se dormiva */ signal(mutex) wait(barber) /* se il barb. è occupato aspetto */ get_haircut() } else signal(mutex) /* se la sala è piena me ne vado */ Problema del barbiere 18 Notate: se assumiamo che sia possibile testare il valore del semaforo customers, possiamo fare a meno della variabile waiting. 6

7 Una soluzione fair al problema dei Lettori-Scrittori Strutture dati condivise: semaphore mutex = 1, scrivi = 1, leggi = 1; int numlettori= 0; 19 Processo scrittore: wait(leggi); wait(scrivi); esegui la scrittura del file signal(scrivi); signal(leggi); Problema dei Lettori-Scrittori Processo lettore: wait(leggi); wait(mutex); // mutua escl. per aggiornare numlettori numlettori++; if numlettori == 1 wait(scrivi); // il primo lettore ferma // eventuali scrittori signal(mutex); signal(leggi);... leggi il file... wait(mutex); numlettori--; if numlettori == 0 signal(scrivi); signal(mutex); 20 7