Semafori POSIX

Semafori POSIX

I semafori POSIX sono semafori contatori che permettono di gestire la sincronizzazione dei thread POSIX.

Esistono altri meccanismi che, per mancanza di tempo, menzionano solamente:

• Pthread Mutex: sono semafori binari utilizzabili per realizzare la sezione critica
• Pthread Condition: vengono utilizzate per ‘simulare’ il costrutto dei monitor che vedremo invece nel linguaggio Java.

sem_init, sem_wait e sem_post

• sem_t sem_name
  dichiara una variabile di tipo semaforo;
• int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)
  inizializza il semaforo sem al valore value. la variabile pshared indica se il semaforo è condiviso tra thread (0) o processi (≠0);
• int sem_wait(sem_t *sem)
  esegue una P(sem);
• int sem_post(sem_t *sem)
  esegue una V(sem);

sem_getvalue e sem_destroy

• int sem_getvalue(sem_t *sem, int *val)
  Legge il valore del semaforo e lo copia in val;
  ATTENZIONE: in alcune implementazioni il semaforo rosso è 0, in altre è negativo (e indica il numero di processi in attesa);
• sem_destroy(sem_t *sem)
  Elimina il semaforo. Da NON usare se ci sono processi in attesa sul semaforo (comportamento non specificato).

NOTA: su MacOS si devono usare i semafori con nome (vedere le dispense per maggiori dettagli)

Esercizio 1: sezione critica

Riprendiamo l’ultimo esercizio della volta scorsa: Creare 2 thread che aggiornano ripetutamente (in un ciclo for) una variabile condivisa count per un numero elevato di volte (ad esempio 1000000). Stampare il valore finale per osservare eventuali incrementi perduti…

for (j=0;j<MAX;j++) {
    count++
}

(Seguiva una nota sulle ottimizzazioni del compilatore. Vedere le dispense della volta scorsa per maggiori dettagli)

Aggiungere un semaforo mutex per risolvere le interferenze. Notare l’esecuzione corretta al prezzo di una più bassa performance.

Esercizio 2: attesa tra 2 thread

Realizzare la sincronizzazione tra 2 thread vista a lezione in cui T2, prima di eseguire la porzione di codice < D > deve attendere che T1 abbia eseguito il codice < A >.

void * T1(void * j) {
	sleep(3);
	printf("Eseguito < A >\n");

	sleep(3);
	printf("Eseguito < B >\n");
}

void * T2(void * j) {
	printf("Eseguito < C >\n");

	printf("Eseguito < D >\n");
}

Esercizio 3: Produttore/Consumatore

1. Implementare il Produttore-Consumatore con buffer circolare visto a lezione, utilizzando due semafori contatori più un mutex;
2. Testarlo in presenza di più produttori e più consumatori, verificando che la presenza del mutex è fondamentale per la coerenza dei dati.

NOTA: non pubblico la soluzione di questo esercizio, provate da soli e mandate le vostre idee, commenti, tentativi, etc. su slack in modo che possiamo discuterne assieme!

Fate attenzione che …

• Non è banale osservare l’incoerenza dei dati. Un modo è tenere nelle celle vuote un valore speciale (-1) e testare se si sta leggendo una cella vuota o scrivendo in una piena. Il consumatore deve scrivere nella cella il valore speciale, dopo che ha letto. Il test dovrebbe segnalare problemi di sincronizzazione nel caso non si utilizzino appropriatamente i semafori;
• L’output a video talvolta riduce le interferenze in quanto crea una alternanza molto forte nell’esecuzione dei thread. In tale caso, provare a fare la redirezione (tramite il simbolo >) su un file.