Semafori POSIX con programmazione in C

Posix Semaphores With C Programming

POSIX si riferisce all'interfaccia portatile del sistema operativo, che è uno standard IEEE, sviluppato per favorire la portabilità di diverse applicazioni. POSIX è uno sforzo per costruire una versione standardizzata comune di UNIX attraverso una collaborazione di fornitori. Renderebbe più facile il porting delle app tra piattaforme hardware se fossero efficaci. Hewlett-Packard sta integrando POSIX nel suo sistema operativo con licenza MPE/iX versione 5.0 e HP/UXX versione 10.0, rispettivamente (il suo UNIX).

Lo standard POSIX ha molto più di dieci parti, tuttavia, due sono facilmente ottenibili. POSIX.1 descrive le interfacce di programmazione C (cioè una libreria di chiamate di sistema) per file, procedure e terminali di I/O. La libreria di pacchetti C POSIX per piattaforme POSIX è un framework della libreria C standard. Questo viene stabilito contemporaneamente allo standard ANSI C. Per rendere POSIX conforme allo standard C, sono stati fatti diversi tentativi. POSIX fornisce funzionalità aggiuntive a quelle implementate nello standard C.



Semafori POSIX

Un semaforo è una struttura dati spesso utilizzata per sincronizzare i processi e assistere i thread senza la loro interazione reciproca per operare insieme. L'interfaccia per i semafori è specificata dallo standard POSIX. Non fa parte di Pthreads. Tuttavia, la maggior parte degli UNIX che supportano i Pthread forniscono anche i semafori. Nei framework Unix-like, come Linux, i semafori vengono uniti alle code di messaggi e alla memoria comune sotto i servizi di Interprocess Communication (IPC). I vecchi semafori framework V e i moderni semafori POSIX diventano due tipi di semafori. Le chiamate POSIX Semaphore sono molto più semplici delle chiamate System V Semaphore. Tuttavia, i semafori System V sono più facili da ottenere, specialmente sulle precedenti piattaforme simili a Unix. È necessario connettere i programmi che utilizzano i semafori POSIX alla libreria Pthread. Daremo un'occhiata ai semafori POSIX in questo articolo.



Perché i semafori POSIX?

C'è un grosso problema intorno ai thread, che è race condition. È una circostanza in cui due thread cercano di ottenere e alterare la stessa informazione, rendendola così conflittuale. Per evitare una race condition, usiamo i semafori da molto tempo.



I semafori sono disponibili in 2 tipi:

Semaforo binario :

È anche riconosciuto come blocco mutex. Avrebbe solo due valori possibili, 0 e 1. Il valore verrà inizializzato come 1. Viene utilizzato per imporre numerosi processi per risolvere il problema della sezione grave.



Semaforo di conteggio :

La sua dimensione può variare in un dominio senza restrizioni. Viene utilizzato per avere l'autorità sull'accesso a numerose risorse di istanze.

Il framework Linux POSIX ha il suo repository Semaphore integrato. Per usarlo, dobbiamo:

  • Aggiungi semaforo.h
  • Accumula il codice connettendoti con -lpthread -lrt.

Quasi tutti i metodi e i moduli POSIX Semaphore sono prototipati o specificati in 'Semaphore.h'. Useremo il semaforo per descrivere un'entità o un oggetto come:

>>sem_t sem_name;

Ecco diverse funzioni che utilizzeremmo in POSIX Semaphore.

Sem_init

Per inizializzare un semaforo, devi usare il metodo sem_init. In questa funzione, sem corrisponde a un oggetto semaforo inizializzato. Pshared è un banner o un flag che specifica se il semaforo può essere condiviso o meno con una procedura forked(). I semafori condivisi non sono attualmente rinforzati da LinuxThreads. Il valore dell'argomento è il valore iniziale a cui è fissato il semaforo.

>> intsem_init(sem_t*sem, intcondiviso, non firmato intvalore);

Sem_wait

Useremo il metodo sem-wait per tenere/bloccare un semaforo o farlo aspettare. Se al semaforo è stato fornito un valore negativo, il ciclo di chiamata verrà automaticamente bloccato. Ogni volta che qualsiasi altro thread chiama sem_post, uno dei processi già intasati si sveglia.

>> intsem_wait(sem_t*sem);

Sem_post

Useremo il metodo sem_post per aumentare il valore di un semaforo. Al momento della chiamata, sem_post incrementerà il valore e uno dei processi già intasati o in attesa si riattiverà.

>> intsem_post(sem_t*sem);

Sem_getvalue

Se vuoi conoscere il valore di un semaforo, devi usare la seguente funzione sem_getvalue. Otterrà il valore attuale del semaforo e sarà posizionato nella destinazione a punta di valp.

>>Int sem_getvalue(sem_t*sem, int *cucciolo);

Sem_destroy

Dovresti usare il metodo sem_destroy se vuoi distruggere il semaforo. Se la fine del semaforo deve procedere, nessun thread sarà in attesa nel semaforo.

>>Int sem_destroy(sem_t*sem);

Installa l'utility GCC

Per compilare il codice POSIX Semaphore C, devi avere l'utility gcc installata nel tuo sistema Linux. A questo scopo, apri il tuo terminale di comando e prova il comando seguente.

$sudo apt-get install gcc

Conferma la tua azione colpendo E .

Implementazione di POSIX Semaphore con programmazione C in Ubuntu

All'inizio, devi creare un nuovo file con estensione .cpp sul sistema Ubuntu 20.04. Per questo, devi navigare verso la tua Home Directory e creare un nuovo file vuoto chiamato new.cpp. Puoi anche crearlo usando il comando touch nel tuo terminale di comando.

Puoi vedere che il file new.cpp è stato creato nella Home Directory.


Dopo la creazione del file .cpp, aprilo come editor di testo nel tuo sistema Linux e scrivi il codice seguente in questo file così com'è. Successivamente, salvalo e chiudilo.

Esegui il programma POSIX Semaphore C in Ubuntu 20.04

Apri il tuo terminale In Ubuntu 20.04 ed esegui il comando gcc seguente seguito dal nome del file.

$gccnomefile.c –lpthread –lrt

Ci sono 2 thread formati, uno si forma dopo 2 secondi dall'altro. Dopo aver ricevuto il bullone, il primissimo thread dorme per 4 secondi. Quindi, dopo che è stato chiamato, il secondo thread non si unirebbe direttamente e questo apparirà 4-2=2 secondi dopo che è stato chiamato. Ecco l'output:

Se non avessimo usato il semaforo, in base al cambio di contesto, il risultato avrebbe potuto essere come osserva:

Conclusione

In questa guida è stata fornita una panoramica dettagliata dell'uso di POSIXSemaphore con la programmazione C in Ubuntu 20. Utilizzando semplicemente la libreria POSIX o Pthread in un determinato codice C, il semaforo POSIX può essere utilizzato abbastanza facilmente per prevenire condizioni di competizione durante la codifica.