Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Monitory a semafory sú základnými koncepciami v operačných systémoch a súbežnom programovaní, ktoré sa používajú na synchronizáciu vykonávania viacerých vlákien alebo procesov prístupných k zdieľaným zdrojom. Pomáhajú predchádzať korupcii údajov a zabezpečujú správne riadenie zdrojov v prostrediach s viacerými vláknami.
1. Semafory:
- koncept: Semafore je jednoduchá, celé číslo s hodnotením prístupnej iba prostredníctvom dvoch atómových operácií:`wait ()` a `signál ()`.
- wait (): Zníženie hodnoty semaforu. Ak sa hodnota stane zápornou, vlákno volá `wait ()` je blokované, až kým sa hodnota nestane nezápornou.
- signál (): Zvyšuje hodnotu semaforu. Ak sú blokované nejaké vlákna na `wait ()`, jeden z nich je odblokovaný.
- Účel: Símare sa používajú na implementáciu vzájomného vylúčenia (iba jedno vlákno má prístup k zdieľanému zdroju súčasne) alebo na kontrolu prístupu k obmedzenému počtu zdrojov (napr. Pevný počet tlačiarní).
- Príklad: Predstavte si zdieľanú tlačiareň s maximom 10 tlačových úloh vo fronte. Na riadenie prístupu k tlačiarni sa môže použiť semafor s počiatočnou hodnotou 10. Zakaždým, keď sa vlákno chce tlačiť, volá `počkajte ()`. Ak sa hodnota stane 0, vlákno je blokované, až kým iné vlákno nedokončí tlač a volá `signál ()`.
2. Monitory:
- koncept: Monitor je konštrukcia synchronizácie na vyššej úrovni, ktorá zapuzdruje údaje a postupy, ktoré na ňom fungujú. Poskytuje automaticky vzájomné vylúčenie, čo znamená, že k údajom má prístup iba jedno vlákno.
- Vlastnosti:
- Encapsulácia údajov: Monitory skrývajú údaje z vonkajšieho sveta, čo umožňuje prístup k nemu iba postupy monitora.
- vzájomné vylúčenie: Vo vnútri monitora môže byť aktívne iba jedno vlákno v ktoromkoľvek danom čase.
- premenné podmienky: Monitory zahŕňajú premenné stavu, ktoré umožňujú vlákna čakať na to, aby sa stali pravdivé konkrétne podmienky. Vlákna môžu používať `wait ()` na blokovanie premennej podmienky a `signál ()` odblokovať ďalšie vlákno čakajúce na rovnaké podmienky.
- Príklad: Predstavte si databázu s obmedzeným počtom dostupných pripojení. Na správu týchto pripojení je možné použiť monitor. Zahŕňa štruktúru údajov, ktorá drží dostupné pripojenia a postupy na získanie a uvoľnenie spojenia. Vlákna môžu volať postupy v rámci monitora na získanie pripojenia, a ak nie sú k dispozícii, čakajú na premennú podmienky, kým sa pripojenie uvoľní.
Kľúčové rozdiely:
- Abstrakcia úroveň: Semafóry sú primitíva na nízkej úrovni, zatiaľ čo monitory poskytujú vyššiu úroveň abstrakcie.
- vzájomné vylúčenie: Símare vyžadujú explicitné kódovanie na vzájomné vylúčenie, zatiaľ čo monitory ho implicitne spracúvajú.
- premenné podmienky: Monitory majú vstavané premenné stavu, zatiaľ čo semafory zvyčajne vyžadujú samostatné implementácie.
Zhrnutie:
Pri riadení súbežnosti zohrávajú zásadnú úlohu monitory aj semafory. Símare sú jednoduchšie a všestrannejšie, ale vyžadujú viac manuálneho riadenia. Monitory ponúkajú vyššiu abstrakciu a poskytujú väčšiu kontrolu nad prístupom k zdieľaným údajom. Výber príslušného mechanizmu synchronizácie závisí od konkrétnych potrieb vašej aplikácie.