Kapitel 4 - Kritischer Abschnitt

Was ist ein Kritischer Abschnitt?

Erklären sie am Bsp. Druckerspooler den kritischen Abschnitt!

1. in Spooler ist der Platz 4 frei
2. Prozess A will drucken und liest die Platznummer
3. PUM aktiviert Prozess B, welcher ebenfalls diese Platznummer liest
4. Prozess B schreibt den Auftrag nach Platz 4
5. PUM schaltet zu A zurück und A überschreibt nun den Druckauftrag von B!

Warum werden keine Interrupt Unterbrechungen zur Synchronisation verwendet?

Was ist wechselseitiger Ausschluss?

Welche Anforderungen muss eine Steuerung für kritische Abschnitte erfüllen?

1. exklusive Nutzung durch verschiedene Teilprozesse über mutual exclusion
2. Ein Prozess darf einen anderen nur behindern, wenn beide im kritischen Abschnitt
3. Der Eintritt in einen kritischen Abschnitt darf nicht lang dauern
4. Alle Prozesse müssen in endlicher Zeit ihre Betriebsmittel zugewiesen bekommen
5. globale Unabhängigkeit von allgemeinen Fortschreiten der Prozesse

Welche dezentralen Steuerungen kennen Sie? (aktives Warten)

• Test and Set Lock
• Ping-Pong (Striktes Alternieren)
• Decker Algorithmus
• Peterson Algorithmus

Wie arbeitet Striktes Alternieren? (Ping Pong)

While (1)
{
    while (turn!=FALSE);
	criticalsection();
	turn = TRUE;
	notcriticalstuff();
}

While (1)
{
	while (turn!=TRUE);
	criticalsection();
	turn = FALSE;
	notcriticalstuff();
}

Wie schaut Peterson's Algorithmus aus?

CONST           N = 2;  //konkurrierende Prozesse
INT             turn; //Container für aktiven Prozess
INT             interested[N];

void P(int process)    //Eintreten
{
	int other = 1-process; //Gegenteil des Prozesses
	interested[process] = TRUE;    //Interesse bekunden
	turn = process;                //Flag setzen
	while(( turn==process ) AND (interested[other]==TRUE));
}
void V(int process)    //Welcher Prozess verläßt K.A.
{
	interested[process]= FALSE;    //Kein Interesse mehr
}        

Was sind Semaphore - zentrale Steuerung?

Wie funktioniert das Grundprinzip von Semaphoren?

P(sem) //Probiere in kritischen Abschnitt einzutreten
{
	if (sem == 0)
		   sleep(sem); //Prozess auf wartend setzen
	sem--;
}       
V(sem) //Verlasse kritischen Abschnitt
{
	sem++; //Zugang wieder freigeben
	wakeup(sem);
}

int sem = 1; //zwei Prozesse

While (1)
{
	  P(sem);
	  // kritischer Abschnitt
	  V(sem);
}

While (1)  
{
	  P(sem);
	  // kritischer Abschnitt
	  V(sem);    
}

Wie arbeiten Events bzw. Ereignisse?

• Ein Prozess setzt einen wait()-Aufruf auf ein Ereignis ab. Er wird dann an dem Event-Deskriptor wartend gesetzt.
• Wenn an dem Event-Deskriptor das Ereignis signalisiert wird, so wird ein dort wartender Prozess bereit gesetzt.
• Der wesentliche Unterschied zu den Semaphor-Operationen ergibt sich daraus, dass die Signale nicht gespeichert werden, bei Semaphoren wird dagegen der Wert bei signal() um 1 erhöht.

Was versteht man unter einem Monitor und wie funktioniert er?

Was ist das Erzeuger-Verbraucher-Problem?

1. Wie soll man das gleichzeitige Einfügen und Entnehmen synchronisieren?
2. Ein Datum darf nur eingefügt werden wenn der Puffer nicht voll ist.
3. Ein Datum darf nur eingefügt werden, wenn noch Platz im Buffer ist.

• Ein Semaphor für die Kontrolle des kritischen Abschnittes
• Ein Semaphor, welcher die freien Plätze zählt
• Ein Semaphor, welcher die vergebenen Plätze zählt

const N 100      //buffer size

int mutex = 1 //Für Kritischen Abschnitt
int empty = N //Anfangs leerer Buffer
int full  = 0 //noch keine Daten im Buffer
void ErzeugerProzess()
{
	int item;      
	   while(1)
	{
		   iNode = CreateItem();
			   P(empty);
		   P(mutex);
		   Insert(item) //Critical Section
		   V(mutex);        //Mutex wieder erhöhen
		   V(full);         //full=full+1
	}
}
void VerbraucherProzess()
{
	int item;
	   while(1)
	{
			   P(full);
		   P(mutex);
		   Item = RemoveItem(); //Critical Section
		   V(mutex);
		   V(empty);
		   MakeSomething(Item);
	}
}

Was ist das Philosophenproblem?

Wie kann das Philosophenproblem gelöst werden?

Wie funktionieren Unix-Signale?

• Aktivierung einer Prozessfunktion, die der Prozess vorher für dieses Signal mit der Funktion signal( Signalnummer, Funktionsadresse) angemeldet hat
• Er kann das Signal mit signal(Signalnummer, SIG_IGN); ignorieren
• Der Prozess kann beendet werden.
• Hat der Prozess für eine Signalnummer nichts festgelegt, dann gibt es Voreinstellungen:

Was unterscheidet Pipes und Named Pipes?

Was sind Sockets?

Welche Möglichkeiten zur Kommunikation und Synchronistation kennen Sie?

• Pipes (FIFO-Puffer - Senden (Schreiben) ist asynchron, Empfangen (Lesen) blockierend)
• Named Pipes
• Mailboxen (Tool zum Senden und Empfangen von Nachrichten)
• Send - Receive (BS Unterstützung für Mailboxen - synchron oder asynchron)
• Queues
• Sockets
• RPC
• Shared Memory

• Monitore
• Events
• Semaphore
• Barierren (oft zur Threadsynchronisation verwendet)