[オペレーティングシステム]同期制御の古典的な問題

10842 ワード

1.Bounded Buffer問題（生産者消費者問題）

複数のメーカーおよび消費者は、限られた数のデータを保存するBufferにアクセスします.ベンダーの場合、データが作成されるとBufferに格納され、格納可能なBufferスペースがないという問題が発生する可能性があります.
消費者がデータを必要とするときにBufferからデータを取得する場合、Bufferにインポートするデータがないという問題が発生する可能性があります.
解決策は,生産者−消費者が連携し,細い麻布言語を用いてバッファを同期させることである.

の場合、各変数は以下のようになります.

int n;
semaphore empty = n; // 버퍼 내에 저장할 공간이 있는지 
semaphore full = 0 // 버퍼 내에 소비 할 데이터가 있는지 
semaphore mutex = 1 // 버퍼에 대한 접근을 통제하여 동기화를 충족시켜주는 세마포어

生産者プロセス

while(true){
    // Data 생산 
   wait(empty); // 버퍼에 빈 공간이 생길 때 까지 기다린다.
   wait(mutex); // 임계 영역에 진입 하기 전까지 기다린다.
   
   // 데이터를 버퍼에 추가 
   signal(mutex); // 임계 영역을 빠져나왔다고 알려준다.
   signal(full); // 버퍼에 데이터가 있다고 알려준다. 
}

消費者プロセス

while(true){
    wait(full); // 버퍼에 데이터가 들어올 때 까지 기다린다. 
    wait(mutex); // 임계 영역에 진입 하기 전까지 기다린다. 
    
    // 버퍼로부터 데이터를 가져온다. 
    signal(mutex);
    signal(empty); // 버퍼에 빈 공간이 생겼다고 알려준다. 
}

2.リーダ-ライタの問題

これは、複数の読者と作成者が1つのストレージスペースを共有してアクセスする場合に発生する問題です.

読者:Bufferからデータを読み込みます.複数の読者が同時にデータを読み取ることができる

作成者:

:Bufferにデータを書き込みます.1人の作成者がBufferにデータを書き込む場合、彼だけがアクセスできる(読者と他の作成者はアクセスできない)

この場合、読者と著者の間に飢餓問題が発生する可能性があります.(読者数が圧倒的に多く、作者は待ち続けるかもしれないが、逆に)
解決策は細い麻布語を使うことです.

の場合、各変数は以下のようになります.

int readcount = 0  //현재 Buffer에 접근 중인 독자의 수 
    // 독자 수가 0 일 경우 저자가 임계 영역에 접근 가능 
semaphore rw_mutex = 1 //저자와 독자 사이 동기화 
semaphore mutex = 1  // 상호 배제를 보장하기 위해 사용

著者プロセス

while(true){
    wait(rw_mutex); // 임계 영역에 들어가기 위해 기다리는 중
	// 쓰기 작업 수행
	signal(rw_mutex); // 임계 영역에서 빠져나옴 
}

独立プロセス

while(true){
    wait(mutex);
    readcount++; // 독자수 1 증가
    if(readcount = 1 ) 
        wait(wrt) // 쓰고 있는 저자가 없을 때 까지 기다리기
    signal(mutex);

    // 읽기 작업 수행

    wait(mutex);
    readcount--; // 독자수 1 감소
    if(readcount = 0) 
        signal(rw_mutex); // 독자가 없다면 알려줘서 기다리고 있는 독자/저자를 끼운다.
    signal(mutex);
}

3.哲学者たちの夕食問題

哲学者たちはお互いに話をすることができず、両側のフォークを持ってこそご飯を食べることができる.

細い麻布言語で反発要求を満たす

各フォークには細い麻布語が掛けられており、互いに細い麻布語を排斥している.哲学者はフォークを持ち上げる時、waitの演算を行い、フォークを置く時、signalの演算を行う.

while(true){
    // 포크 양쪽 가져오기
    wait(포크[i]);
    wait(포크[(i+1)%5]);
    
    // 냠냠 먹는다.
    
    // 포크 양쪽 놓기 
    signal(포크[i]);
    signal(포크[(i+1)%5]);
    
    // 철학적인 생각한다..
}