Čo je bariéra v operačnom systéme?

V operačnom systéme je bariéra synchronizačný primitívny, ktorý zaisťuje, že súbor vlákien alebo procesov dosiahne konkrétny bod pri ich vykonávaní skôr, ako sa ktorýkoľvek z nich môže pokračovať v tomto bode. Pomyslite na to ako na bránu:Každý musí prísť k bráne pred otvorením, čo umožňuje každému postupovať súčasne (alebo koordinovaným spôsobom v závislosti od špecifickej implementácie bariéry).

Tu je porucha:

* Účel: Bariéry bránia rasovým podmienkam a zabezpečujú, aby sa určité operácie vykonávali v konkrétnom poradí, a to aj pri súčasnom vykonávaní. Toto je obzvlášť dôležité pri riešení zdieľaných zdrojov alebo údajov, kde je poradie operácií dôležité pre správnosť.

* Ako to funguje: Každé vlákno/proces zúčastňujúce sa na bariére nazýva bariérová funkcia. Táto funkcia blokuje vlákno, až kým zadaný počet vlákien/procesov nazýva bariérová funkcia. Po dosiahnutí tohto počtu sa všetky čakajúce vlákna/procesy uvoľňujú súčasne (alebo podľa definovanej stratégie).

* Prípady použitia:

* paralelné výpočty: Bežne používané v paralelných algoritmoch, kde skupina vlákien vykonáva nezávislé výpočty a potom sa musí pred kombináciou svojich výsledkov synchronizovať.

* Viacstupňové potrubia: Používa sa pri spracovaní potrubia, kde jedna etapa čaká na dokončenie všetkých predchádzajúcich etáp pred začiatkom.

* Synchronizácia v simuláciách: Zaisťuje, že rôzne časti simulácie prebiehajú synchronizáciou.

* Typy bariér:

* jednoduchá bariéra: Základná bariéra, v ktorej musia všetky vlákna/procesy dosiahnuť bariéru skôr, ako bude možné pokračovať.

* počítať bariéra: Flexibilnejšia bariéra, v ktorej musí špecifický počet vlákien/procesov (nie nevyhnutne všetky) dosiahnuť bariéru pred vydaním.

* implementácia: Bariéry sa môžu implementovať pomocou rôznych synchronizačných primitívov, ako sú semafory, mutexes a premenné podmienok. Špecifická implementácia závisí od operačného systému a požiadaviek aplikácie.

Príklad scenára:

Predstavte si paralelný algoritmus spracovania obrazu, kde viacero vlákien každý proces procesu obrázka. Po každej fáze spracovania by sa použila bariéra, aby sa zabezpečilo, že všetky vlákna dokončili spracovanie svojich pridelených častí pred začiatkom ďalšej fázy. To bráni neskoršej fáze v prevádzke na neúplných údajoch.

• Predchádzajúca strana: Môžete zapojiť bezdrôtovú náhlavnú súpravu PlayStation 4 do notebooku? 
• Ďalšia strana: Ktorý riadi proces interakcie medzi používateľom a operačným systémom?