Ограниченность семафоров

Ограниченность семафоров

В Windows существуют важные ограничения, касающиеся реализации семафоров. Например, каким образом поток может потребовать, чтобы счетчик семафора уменьшился на 2? Для этого поток мог бы организовать ожидание два раза подряд, как показано ниже, но эта операция не была бы атомарной, поскольку в промежутке между двумя вызовами функции ожидания данный поток может быть вытеснен. В результате этого, как описывается ниже, может наступить взаимоблокировка (deadlock) потоков.

/* hsem – дескриптор семафора. Максимальное значение счетчика семафора равно 2. */

/* Уменьшить значение счетчика семафора на 2. */

WaitForSingleObject(hSem, INFINITE);

WaitForSingleObject(hSem, INFINITE);

/* Увеличить значение счетчика семафора на 2. */

ReleaseSemaphore(hSem, 2, &PrevCount);

Чтобы увидеть, каким образом в подобной ситуации может возникнуть взаимоблокировка, предположим, что максимальное и начальное значения счетчика устанавливаются равными 2 и что первый из двух потоков завершает первый цикл ожидания, а затем вытесняется. Далее второй поток может завершить первый цикл ожидания и уменьшить значение счетчика до 0. Оба потока окажутся блокированными на неопределенное время, поскольку ни одна из них не сможет выполнить второй цикл ожидания. Такая простая ситуация взаимоблокировки является довольно типичной.

Один из возможных вариантов правильного решения заключается в том, чтобы защитить циклы ожидания при помощи мьютекса или объекта CRITI-CAL_SECTION, как показано в приведенном ниже фрагменте программного кода:

/* Уменьшаем значение счетчика семафора на 2. */

EnterCriticalSection(&csSem);

WaitForSingleObject(hSem, INFINITE);

WaitForSingleObject(hSem, INFINITE);

LeaveCriticalSection (&csSem);

ReleaseSemaphore(hSem, 2, &PrevCount);

Но и эта реализация, в таком общем виде, страдает ограничениями. Предположим, например, что в счетчике семафора остается две единицы, и потоку А необходимы три единицы, а потоку В — только две. Если первой начнет выполняться поток А, то он выполнит два цикла ожидания и блокируется на третьем, продолжая владеть мьютексом. При этом поток В, которому были необходимы только две единицы, по-прежнему будет оставаться блокированным.

Казалось бы, можно воспользоваться функцией WaitForMultipleObjects с использованием одного и того же дескриптора семафора в нескольких элементах массива дескрипторов. Однако такое предложение было бы неудачным по двум причинам. Прежде всего, обнаружив, что два дескриптора указывают на один и тот же объект, функция WaitForMultipleObjects завершится с ошибкой. Более того, даже если значение счетчика семафора будет составлять только 1, сигнализироваться будут все дескрипторы, что противоречит самой исходной цели.

Полное решение проблемы множественных циклов ожидания предлагается в упражнении 10.11. 

Проектировать семафоры Windows было бы гораздо удобнее, если бы существовала возможность выполнять множественные циклы ожидания в виде одной атомарной операции (atomic multiple-wait operation).

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

12.3.1 Определение семафоров

Из книги Архитектура операционной системы UNIX автора Бах Морис Дж

12.3.1 Определение семафоров Семафор представляет собой обрабатываемый ядром целочисленный объект, для которого определены следующие элементарные (неделимые) операции:• Инициализация семафора, в результате которой семафору присваивается неотрицательное значение;•


12.3.2 Реализация семафоров

Из книги UNIX: взаимодействие процессов автора Стивенс Уильям Ричард

12.3.2 Реализация семафоров Дийкстра [Dijkstra 65] показал, что семафоры можно реализовать без использования специальных машинных инструкций. На Рисунке 12.6 представлены реализующие семафоры функции, написанные на языке Си. Функция Pprim блокирует семафор по результатам проверки


10.12. Использование семафоров несколькими процессами

Из книги Системное программирование в среде Windows автора Харт Джонсон М

10.12. Использование семафоров несколькими процессами Правила совместного использования размещаемых в памяти семафоров несколькими процессами просты: сам семафор (переменная типа semt, адрес которой является первым аргументом sem_init) должен находиться в памяти, разделяемой


10.16. Реализация с использованием семафоров System V

Из книги Linux: Полное руководство автора Колисниченко Денис Николаевич

10.16. Реализация с использованием семафоров System V Приведем еще один пример реализации именованных семафоров Posix — на этот раз с использованием семафоров System V. Поскольку семафоры System V появились раньше, чем семафоры Posix, эта реализация позволяет использовать последние в


11.7. Ограничения семафоров System V

Из книги Программирование для Linux. Профессиональный подход автора Митчелл Марк

11.7. Ограничения семафоров System V На семафоры System V накладываются определенные системные ограничения, так же, как и на очереди сообщений. Большинство этих ограничений были связаны с особенностями реализации System V (раздел 3.8). Они показаны в табл. 11.1. Первая колонка содержит


Использование семафоров

Из книги Разработка ядра Linux автора Лав Роберт

Использование семафоров Классической областью применения семафоров является управление распределением конечных ресурсов, когда значение счетчика семафора ассоциируется с определенным количеством доступных ресурсов, например, количеством сообщений, находящихся в


26.6.1. Создание множества семафоров

Из книги автора

26.6.1. Создание множества семафоров Для создания множества семафоров или подключения к уже существующему множеству используется системный вызов semget():int semget(key_t key, int nsems, int semflg);Первый аргумент — это ключ IPC, который, как обычно, создается системным вызовом ftok(). Он


4.4.3. Взаимоблокировки исключающих семафоров

Из книги автора

4.4.3. Взаимоблокировки исключающих семафоров Исключающие семафоры являются механизмом, позволяющим одному потоку блокировать выполнение другого потока. Это приводит к возникновению нового класса ошибок. называемых взаимоблокировками или тупиковыми ситуациями. Смысл


4.4.4. Неблокирующие проверки исключающих семафоров

Из книги автора

4.4.4. Неблокирующие проверки исключающих семафоров Иногда нужно, не заблокировав программу, проверить, захвачен ли исключающий семафор. Для потока не всегда приемлемо находиться в режиме пассивного ожидания, ведь за это время можно сделать много полезного! Функция


5.2.1. Выделение и освобождение семафоров

Из книги автора

5.2.1. Выделение и освобождение семафоров Функции semget() и semctl() выделяют и освобождают семафоры, функционируя подобно функциям shmget() и shmctl(). Первым аргументом функции semget() является ключ, идентифицирующий группу семафоров; второй аргумент — это число семафоров в группе;


5.2.2. Инициализация семафоров

Из книги автора

5.2.2. Инициализация семафоров Выделение и инициализация семафора — две разные операции. Чтобы проинициализировать семафор, вызовите функцию semctl(), задав второй аргумент равным нулю, а третий аргумент — равным константе SETALL. Четвертый аргумент должен иметь тип union semun, поле


5.2.4. Отладка семафоров

Из книги автора

5.2.4. Отладка семафоров С помощью команды ipcs -s можно получить информацию о существующих группах семафоров. Команда ipcrm sem позволяет удалить заданную группу, например:% ipcrm sem


Создание и инициализация семафоров

Из книги автора

Создание и инициализация семафоров Реализация семафоров зависит от аппаратной платформы и определена в файле <asm/semaphore.h>. Структура struct semaphore представляет объекты типа семафор. Статическое определение семафоров выполняется следующим образом.static DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name,


Использование семафоров

Из книги автора

Использование семафоров Функция down_interruptible() выполняет попытку захватить данный семафор. Если эта попытка неудачна, то задание переводится в состояние ожидания с флагом TASK_INTERRUPTIBLE. Из материала главы 3 следует вспомнить, что такое состояние процесса означает, что задание


Сравнение спин-блокировок и семафоров

Из книги автора

Сравнение спин-блокировок и семафоров Понимание того, когда использовать спин-блокировки, а когда семафоры является важным для написания оптимального кода. Однако во многих случаях выбирать очень просто. В контексте прерывания могут использоваться только