Н.В. Вдовикина, И.В. Машечкин, А.Н. Терехин, В.В. Тюляева - Программирование в ОС UNIX на языке Си, страница 16

Для бинарного семафора, нулевое значение которого соответствует свободному ресурсу, а единичное – занятому, с помощью системного вызова semop реализовать операции P и V.struct sembuf P[2]={{0,0,0},// ожидание освобождения ресурса{0,1,0}}; // захват ресурсаsemop(semid,P,2); /* операция неделимая ивыполняется только над всем массивом. */struct sembuf V={0,-1,0};/* Освобождение ресурса:semop(semid,&V,1);*/Задача 3.

Работа с разделяемой памятью с синхронизациейсемафорами.Программа будет оперировать с разделяемой памятью.1 процесс – создает ресурсы “разделяемая память” и “семафоры”, далее он начинает принимать строки со стандартного ввода изаписывает их в разделяемую память.2 процесс – читает строки из разделяемой памяти.строго говоря, инициализация семафоров требуется всегда, ибо стандарт не обязываетреализацию присваивать семафору какое-либо значение в момент его создания, хотя большинство современных реализаций IPC делают это, присваивая семафорам начальное значение 0.1795Таким образом, имеется критический участок в момент, когдаодин процесс еще не дописал строку, а другой ее уже читает. Поэтому следует использовать дополнительную синхронизацию.

В качестве средства синхронизации используются семафоры.1й процесс:#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <string.h>#define NMAX256int main(int argc, char **argv){key_t key;int semid, shmid;struct sembuf sops;char *shmaddr;char str[NMAX];key = ftok(“/usr/ter/exmpl”, ’S’);/* создаем уникальный ключ */semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);/* создаем один семафор с определенными правамидоступа */shmid = shmget(key, NMAX, 0666 | IPC_CREAT);/* создаем разделяемую память на 256 элементов*/shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);/* подключаемся к разделу памяти, в shaddr –указатель на буфер с разделяемой памятью */semctl(semid,0,SETVAL, (int) 0);/* инициализируем семафор значением 0 */sops.sem_num = 0;sops.sem_flg = 0;do { /* запуск цикла */printf(“Введите строку:”);if (fgets(str, NMAX, stdin) == NULL){/* окончание ввода *//* пишем признак завершения – строку“Q” */strcpy(str, “Q”);}/* в текущий момент семафор открыт дляэтого процесса */strcpy(shmaddr, str); /* копируем строку вразд.

память *//* предоставляем второму процессувозможность войти */96sops.sem_op = 3; /* увеличение семафора на3 */semop(semid, &sops, 1);/* ждем, пока семафор будет открыт для 1гопроцесса - для следующей итерации цикла*/sops.sem_op = 0; /* ожидание обнулениясемафора */semop(semid, &sops, 1);} while (str[0] != ‘Q’);/* в данный момент второй процесс уже дочитализ разделяемой памяти и отключился от нее –можно ее удалять*/shmdt(shmaddr) ; /* отключаемся от разделяемойпамяти */shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);/* уничтожаем разделяемую память */semctl(semid, 0, IPC_RMID, (int) 0);/* уничтожаем семафор */return 0;}2й процесс:/* необходимо корректно определить существованиересурса, если он есть - подключиться */#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <string.h>#define NMAX256int main(int argc, char **argv){key_t key;int semid, shmid;struct sembuf sops;char *shmaddr;char str[NMAX];key = ftok(“/usr/ter/exmpl”,’S’);/* создаем тот же самый ключ */semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);shmid = shmget(key, NMAX, 0666 | IPC_CREAT);/* аналогично предыдущему процессу инициализации ресурсов */shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);sops.sem_num = 0;sops.sem_flg = 0;/* запускаем цикл */97do {printf(“Waiting… \n”); /* ожидание насемафоре */sops.sem_op = -2;/* будем ожидать, пока “значение семафора”+ ”значение sem_op” не станетположительным, т.е.

пока значение семафоране станет как минимум 3 (3-2=1 > 0) */semop(semid, &sops, 1);/* теперь значение семафора равно 1 */strcpy(str, shmaddr); /* копируем строкуиз разд.памяти *//*критическая секция - работа сразделяемой памятью - в этот моментпервый процесс к разделяемой памятидоступа не имеет*/if (str[0] == ‘Q’){/*завершение работы - освобождаемразделяемую память */shmdt(shmaddr);}/*после работы – обнулим семафор*/sops.sem_op=-1;semop(semid, &sops, 1);printf(“Read from shared memory: %s\n”,str);} while (str[0] != ‘Q’);return 0;}Отметим, что данный пример демонстрирует два разныхприема использования семафоров для синхронизации: первый процесс блокируется в ожидании обнуления семафора, т.е. для того,чтобы он мог войти в критическую секцию, значение семафорадолжно стать нулевым; второй процесс блокируется при попыткеуменьшить значение семафора до отрицательной величины, для того, чтобы этот процесс мог войти в критическую секцию, значениесемафора должно быть не менее 3.

В этом примере, помимо взаимного исключения процессов, достигается строгая последовательность действий двух процессов: они получают доступ к критическойсекции строго по очереди.Упражнения1. Реализовать с помощью IPC средств систему, поддерживающуюобмен строковыми сообщениями между пользователями (chat –систему).982. Решить вышеприведенную задачу 1 с помощью двух бинарныхсемафоров.3. Реализовать игру в «пинг-понг» между двумя процессами (процессы посылают друг другу целое число, всякий раз увеличиваяего на 1, и когда число достигнет некоего максимума, оба процесса завершаются), используя в качестве среды передачи данныхочередь сообщений.4.

Реализовать игру в «пинг-понг» между двумя процессами, используя разделяемую память. Для синхронизации работы процессов использовать механизм семафоров.5. Написать реализацию классической задачи «читателей и писателей» с использованием механизма семафоров и разделяемой памяти (формулировку задачи и описание базового алгоритма можно найти, например, в [7]).99Приложение 1. Приоритеты и порядок вычисления операторов.Обозначение( )[ ]->!~++.--(тип)*&sizeof* /%+ << >>< <=> >=== !=&^|&&||? :=+= -=*= /= %=<<= >>=&= ^= |=,Операциявызов функциииндексное выражениеоперации доступа к полям записейлогическое “НЕ”поразрядное “НЕ”инкрементная и декрементнаяоперацииунарный минусприведение к типукосвенная адресациявзятие адресаполучение размера объектаумножение, деление,остаток от делениясложение, вычитаниепоразрядные сдвигиоперации отношенияПорядоквыполненияСлева направоСправа налевоСлева направоСлева направоСлева направоСлева направооперации отношенияпоразрядное “И”поразрядноеисключающее“ИЛИ”поразрядное “ИЛИ”логическое “И”логическое “ИЛИ”тернарный операторСлева направоСлева направоСлева направооперации присваиванияСправа налевооперация запятаяСлева направоСлева направоСлева направоСлева направоСправа налевоПриоритет операций убывает сверху вниз.Операции из одной ячейки таблицы имеют одинаковый приоритет.100ЛИТЕРАТУРА1.

Б.Керниган, Д.Ритчи. Язык программирования Си. Издание3-е, исправленное. Санкт-Петербург, Невский Диалект, 2001.2. А.Робачевский Операционные системы UNIX. 2-е изд., перераб.и доп . Санкт-Петербург, BHV-Санкт-Петербург, 20073. Э.Немет, Г.Снайдер, С.Сибасс, Т.Р.Хейн. UNIX: руководствосистемного администратора. Для профессионалов. 3-е издание.Санкт-Петербург, Питер; Киев, Издательская группа BHV,2002.4. У.Стивенс. UNIX: взаимодействиеПетербург, Питер, 2002.процессов.Санкт-5.

Руденко Т.В. Сборник задач и упражнений по языку Си. Москва, МГУ, 1999.6. Н.Д.Васюкова, И.В.Машечкин, В.В.Тюляева, Е.М.Шляховая.Краткий конспект семинарских занятий по языку Си. Москва,МГУ, 1999.7. Н.В.Вдовикина, И.В.Машечкин, А.Н.Терехин, А.Н.Томилин.Операционные системы: взаимодействие процессов. Москва,Макс-Пресс, 2008.8. И.В.Машечкин, М.И.Петровский, П.Д.Скулачев, А.Н.Терехин.Системное Программное Обеспечение: файловые системы ОСUnix и Windows NT.

Москва, Диалог-МГУ,1997г.101.