Задача «поставщик – потребитель»

Решение задачи «поставщик – потребитель» является характерным примером использования семафорных операций. Содержательная постановка этой задачи уже была нами описана в первом разделе данной главы. Разделяемыми перемен­ными здесь являются счётчики свободных и занятых буферов, которые должны быть защищены со стороны обоих процессов, то есть действия по посылке и по­лучению сообщений должны быть синхронизированы.

Использование семафоров для решения данной задачи приведено в листинге 6.11.

Листинг 6.11. Решение задачи «поставщик – потребитель»

var S_свободно, S_заполнено, S_взаимоискл : semaphore;

begin

initSem(S_свободно,N);

initSem(S_заполнено,0);

initSem(S_взаимоискл,1);

parbegin

ПОСТАВЩИК: while true do

begin

…{ приготовить сообщение }

Р(S_свободно);

Р(S_взаимоискл);

…{послать сообщение }

V(S_заполнено);

V(S_взаимоискл);

end

and

ПОТРЕБИТЕЛЬ: while true do

begin

Р(S_заполнено);

Р(S_взаимоискл);

…{ получить сообщение }

V(S_свободно);

V(S_взаимоискл);

…{ обработать сообщение }

end

parend

end.

Здесь переменные S_свободно, S_заполнено являются числовыми семафорами, S_взаимоискл – двоичный семафор. S_свободно имеет начальное значение, рав­ное N, где N – количество буферов, с помощью которых процессы связываются. Предполагается, что в начальный момент количество свободных буферов рав­но N; соответственно, количество занятых равно нулю. Двоичный семафор S_взаимоискл гарантирует, что в каждый момент только один процесс сможет работать с критическим ресурсом, выполняя свой критический интервал. Семафоры S_свободно и S_заполнено используются как счётчики свободных и заполненных буфе­ров. Действительно, перед посылкой сообщения «поставщик» уменьшает значение S_свободно на единицу в результате выполнения Р(S_свободно), а после посылки сообщения увеличивает значение S_заполнено на единицу в результате выпол­нения V(S_заполнено). Аналогично, перед получением сообщения «потребитель» уменьшает значение S_заполнено в результате выполнения Р(S_заполнено), а после получения сообщения увеличивает значение S_свободно в результате выполнения V(S_свободно). Семафоры S_заполнено, S_свободно могут также использоваться для блокировки соответствующих процессов. Если пул буферов оказался пустым и к нему первым обратится процесс «потребитель», он заблокируется на семафоре S_заполнено в результате выполнения Р(S_заполнено). Если пул буферов заполнен и к нему в этот момент обратится процесс «поставщик», то он будет заблокиро­ван на семафоре S_свободно в результате выполнения Р(S_свободно).

В решении задачи о «поставщике» и «потребителе» общие семафоры применены для учёта свободных и заполненных буферов. Их можно также применить и для распределения иных ресурсов.