Esperimenti con semafori e monitor in C

Ho messo a vostra disposizione alcuni sorgenti che implementano in C le astrazioni di semafro e monitor come le abbiamo viste (o vedremo presto) a lezione.

Ho messo il materiale in questo file.

La directory comprende:

• un Makefile
• tlist.[ch] un modulo di implementazione di liste circolari di thread_id (usate per gestire i processi bloccati). Le liste possono essere usate come code o stack.
• suspend.[ch] è il modulo che implementa la sospensione e riattivazione dei pthread (usando il segnale SIGUSR1).
• semaphore.[ch] implementazione dei semafori fair
• monitor.[ch] implementazione dei monitor (con semantica signal urgent per le variabili di condizione).
• prod_cons.c esempio: produttore consumatore con i semafori
• bounded_buf.c esempio: bounded_buffer con i semafori
• bounded_buf_mon.c esempio: bounded buffer con i monitor
• philo.c: cena dei filosofi (la soluzione è volutamente errata e può generare deadlock

uso dei semafori

Se volete fare altri esperimenti con i semafori dovete includere il file semaphore.h nei vostri sorgenti C.

Un semaforo ha tipo semaphore e viene creato in questo modo

semaphore mutex;
mutex = mutex_create(1);

(ovviamente le variabili semaphore devono essere condivise e 1 è solo l'esempio di valore iniziale per un semaforo mutex)

Le operazioni P e V su mutex si scrivono così:

semaphore_P(mutex);
semaphore_V(mutex);

produttore e consumatore

Il file prod_cons.c implementa una soluzione del problemadel produttore/consumatore.

Il buffer e i semafori sono definiti come variabili condivise.

semaphore full;
semaphore empty;
volatile int buffer;

Il main inizializza i semafori e crea i thread.

int main(int argc, char *argv[]) {
  pthread_t prod_t;
  pthread_t cons_t;
  full=semaphore_create(0);
  empty=semaphore_create(1);

  pthread_create(&prod_t, NULL, producer, NULL);
  pthread_create(&cons_t, NULL, consumer, NULL);
  pthread_join(prod_t, NULL);
  pthread_join(cons_t, NULL);
}

La sincronizzazione fra produttore e il consumatore viene realizzata come segue:

void *producer(void *arg) {
  while (1) {
    int value;
    // produce value
    semaphore_P(empty);
    buffer = value;
    semaphore_V(full);
  }
}

void *consumer(void *arg) {
  while (1) {
    int value;
    semaphore_P(full);
    value = buffer;
    semaphore_V(empty);
    // consume value
  }
}