Московский физико-технический институт
Опубликован: 24.08.2004 | Доступ: свободный | Студентов: 24493 / 8716 | Оценка: 4.37 / 4.06 | Длительность: 19:18:00
ISBN: 978-5-9556-0044-4
Лекция 5:

Алгоритмы синхронизации

< Лекция 4 || Лекция 5: 12345 || Лекция 6 >

Критическая секция

Важным понятием при изучении способов синхронизации процессов является понятие критической секции (critical section) программы. Критическая секция – это часть программы, исполнение которой может привести к возникновению race condition для определенного набора программ. Чтобы исключить эффект гонок по отношению к некоторому ресурсу, необходимо организовать работу так, чтобы в каждый момент времени только один процесс мог находиться в своей критической секции, связанной с этим ресурсом. Иными словами, необходимо обеспечить реализацию взаимоисключения для критических секций программ. Реализация взаимоисключения для критических секций программ с практической точки зрения означает, что по отношению к другим процессам, участвующим во взаимодействии, критическая секция начинает выполняться как атомарная операция. Давайте рассмотрим следующий пример, в котором псевдопараллельные взаимодействующие процессы представлены действиями различных студентов (таблица 5.1):

Здесь критический участок для каждого процесса – от операции "Обнаруживает, что хлеба нет" до операции "Возвращается в комнату" включительно. В результате отсутствия взаимоисключения мы из ситуации "Нет хлеба" попадаем в ситуацию "Слишком много хлеба". Если бы этот критический участок выполнялся как атомарная операция – "Достает два батона хлеба", то проблема образования излишков была бы снята.

Таблица 5.1.
Время Студент 1 Студент 2 Студент 3
17-05 Приходит в комнату
17-07 Обнаруживает,что хлеба нет
17-09 Уходит в магазин
17-11 Приходит в комнату
17-13 Обнаруживает, что хлеба нет
17-15 Уходит в магазин
17-17 Приходит в комнату
17-19 Обнаруживает,что хлеба нет
17-21 Уходит в магазин
17-23 Приходит в магазин
17-25 Покупает 2 батона на всех
17-27 Уходит из магазина
17-29 Приходит в магазин
17-31 Покупает 2 батона на всех
17-33 Уходит из магазина
17-35 Приходит в магазин
17-37 Покупает 2 батона на всех
17-39 Уходит из магазина
17-41 Возвращается в комнату
17-43
17-45
17-47 Возвращается в комнату
17-49
17-51
17-53 Возвращается в комнату

Сделать процесс добывания хлеба атомарной операцией можно было бы следующим образом: перед началом этого процесса закрыть дверь изнутри на засов и уходить добывать хлеб через окно, а по окончании процесса вернуться в комнату через окно и отодвинуть засов. Тогда пока один студент добывает хлеб, все остальные находятся в состоянии ожидания под дверью (таблица 5.2).

Таблица 5.2.
Время Студент 1 Студент 2 Студент 3
17-05 Приходит в комнату
17-07 Достает два батона хлеба
17-43 Приходит в комнату
17-47 Приходит в комнату

Итак, для решения задачи необходимо, чтобы в том случае, когда процесс находится в своем критическом участке, другие процессы не могли войти в свои критические участки. Мы видим, что критический участок должен сопровождаться прологом ( entry section ) – "закрыть дверь изнутри на засов" – и эпилогом ( exit section ) – "отодвинуть засов", которые не имеют отношения к активности одиночного процесса. Во время выполнения пролога процесс должен, в частности, получить разрешение на вход в критический участок, а во время выполнения эпилога – сообщить другим процессам, что он покинул критическую секцию.

В общем случае структура процесса, участвующего во взаимодействии, может быть представлена следующим образом:

while (some condition) {
   entry section
      critical section
   exit section
      remainder section
}

Здесь под remainder section понимаются все атомарные операции, не входящие в критическую секцию.

Оставшаяся часть этой лекции посвящена различным способам программной организации пролога и эпилога критического участка в случае, когда очередность доступа к критическому участку не имеет значения.

< Лекция 4 || Лекция 5: 12345 || Лекция 6 >
Федор Антонов
Федор Антонов

Здравствуйте!

Записался на ваш курс, но не понимаю как произвести оплату.

Надо ли писать заявление и, если да, то куда отправлять?

как я получу диплом о профессиональной переподготовке?

Сергей Семёнов
Сергей Семёнов

Здравствуйте.

Подскажите пожалуйста, где можно найти слайды презентаций для лекций?