Il sistema operativo LINUX Semafori. Semaforo. Sommario. Sommario. Uso delle pipe. Gestione di semafori tramite pipe. Sistemi operativi Modulo II

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1 Il sistema operativo LINUX Semafori Semaforo Giorgio Di Natale Stefano Di Carlo Politecnico di Torino Dip. Automatica e Informatica Un semaforo è una variabile sv che può assumere solo valori positivi e sulla quale sono definite le operazioni: semaphor_wait(sw): se sv è zero blocca il processo chiamante se sv è maggiore di zero decrementa sv semaphor_signal(sw): se un processo è in attesa lo sblocca altrimenti incrementa sv Gestione di semafori tramite pipe Il semaforo è una variabile di tipo contatore. L operazione wait è bloccante se il contatore è uguale a 0. Se il contatore è uguale a 0, la wait è bloccante. In ogni caso decrementa il valore del contatore L operazione signal incrementa il valore del contatore signal wait G. Di Natale, S. Di Carlo 1

2 Il contatore del semaforo è realizzato tramite il concetto di token Il contatore del semaforo è realizzato tramite il concetto di token La signal è effettuata con un operazione di write di un token sulla pipe signal wait write wait Il contatore del semaforo è realizzato tramite il concetto di token La signal è effettuata con un operazione di write di un token sulla pipe La wait è effettuata con un operazione di read di un token dalla pipe write read G. Di Natale, S. Di Carlo 2

3 semaphore_init (sw) void semaphore_init (int* sw) if (pipe(sw) == -1) printf ( Error ); exit (-1); semaphore_signal (sw) void semaphore_signal (int* sw) if (write(sw[0], X,1)!= 1) printf ( Error ); exit (-1); semaphore_wait (sw) void semaphore_wait (int* sw) char buffer; if (read(sw[1],&buffer,1)!= 1) printf ( Error ); exit (-1); G. Di Natale, S. Di Carlo 3

4 Esempio Esempio int main() int sem[2]; pid_t fork_result; semaphore_init (sem); fork_result = fork(); if (fork_result == -1) fprintf(stderr, "Fork failure"); exit(exit_failure); if (fork_result == 0) // child semaphore_wait (sem); printf("wait done.\n"); else // parent printf("sleep 5s.\n"); sleep (5); semaphore_signal (sem); printf("signal done.\n"); return 0; Gestione semafori in UNIX System call per la gestione di insiemi di semafori: #include <sys/sem.h> int semget (key_t, int num_sems, int sem_flags); int semop (int sem_id, struct sembuf *sem_ops, size_t num_sem_ops); int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ); struct sem_buf struct semun struct sem_buf Value for SETVAL struct semun G. Di Natale, S. Di Carlo 4

5 struct sem_buf Buffer for IPC_STAT, IPC_SET struct semun struct sem_buf Array for GETALL, SETALL struct semun /* * semaphore_wait changes the semaphore by -1 (waiting) static int semaphore_wait(void) struct sembuf sem_b; /* semaphore_sig is similar except for setting the sem_op * part of the sembuf structure to 1, * so that the semaphore becomes available static int semaphore_sig(void) struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = -1; /* P() sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) fprintf(stderr, "semaphore_wait failed\n"); return(0); return(1); sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = 1; /* V() sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) fprintf(stderr, "semaphore_sig failed\n"); return(0); return(1); /* The function set_semvalue initializes the semaphore to * value using the SETVAL command in a * semctl call. We need to do this before we can use * the semaphore static int set_semvalue(int value) union semun sem_union; /* The del_semvalue function has almost the same form, * except the call to semctl uses * the command IPC_RMID to remove the semaphore's ID static void del_semvalue(void) union semun sem_union; sem_union.val = value; if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1) return(0); return(1); if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1) fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore\n"); G. Di Natale, S. Di Carlo 5

6 #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> #include "semun.h" static int set_semvalue(void); static void del_semvalue(void); static int semaphore_wait(void); static int semaphore_signal(void); static int sem_id; Esempio int main(int argc, char *argv[]) int i; int pause_time; char op_char = 'O'; srand((unsigned int)getpid()); sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 IPC_CREAT); if (argc > 1) if (!set_semvalue()) fprintf(stderr, "Failed to init semaphore\n"); exit(exit_failure); op_char = 'X'; sleep(2); for(i = 0; i < 10; i++) if (!semaphore_wait()) exit(exit_failure); printf("%c", op_char);fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_char);fflush(stdout); if (!semaphore_signal()) exit(exit_failure); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time); printf("\n%d - finished\n", getpid()); if (argc > 1) sleep(10); del_semvalue(); exit(exit_success); G. Di Natale, S. Di Carlo 6