Открытие объекта синхронизации

С точки зрения процесса, открытие объекта синхронизации похоже на открытие файла и сводится к получению идентификатора объекта синхронизации по его символическому имени. Полученный идентификатор затем должен использоваться во всех операциях с объектом синхронизации, включая закрытие объекта.

Этот системный вызов может быть оформлен, например, в виде следующей функции:

int OpenSyncObject(const char* name, int max_allow)

Здесь name – имя объекта синхронизации, max_allow – число процессов, которым разрешен одновременный доступ к ресурсу.

Системный вызов возвращает целочисленный идентификатор объекта синхронизации. При этом если объект синхронизации с именем name уже определен, то возвращается его идентификатор, а параметр max_allow игнорируется. Если же объект с таким именем еще не определен в операционной системе, то будет создан новый объект синхронизации, который смогут одновременно захватывать до max_allow процессов.

Наличие символического имени у объекта синхронизации позволяет получить доступ к одному и тому же объекту синхронизации из различных процессов, получив идентификатор существующего объекта по его имени. Заметим, что операционная система обычно не заботится об уникальности имен объектов синхронизации, возлагая эту задачу на программиста.

Закрытие объекта синхронизации

Если процессу больше не требуется открытый ранее объект синхронизации, то он должен уведомить об этом систему с помощью специального системного вызова.

Системный вызов для закрытия доступа к объекту синхронизации может быть оформлен, например, как следующая функция:

void CloseSyncObject(int id).

Здесь id – идентификатор объекта синхронизации. Если в операционной системе больше не осталось процессов, использующих данный объект синхронизации, то она сможет удалить объект синхронизации и освободить память.

Вхождение в критическую секцию

Чтобы гарантировать взаимоисключение, процесс должен захватить объект синхронизации перед входом в критическую секцию. Системный вызов для захвата объекта синхронизации может быть оформлен, например, в виде следующей функции.

void WaitForSyncObject(int id).

Здесь id – идентификатор требуемого объекта синхронизации.

Если еще допустим хотя бы один захват, то системный вызов быстро завершится и процесс войдет в критическую секцию. Если же объект синхронизации уже захвачен максимально допустимым числом процессов, то данный процесс будет автоматически приостановлен до освобождения ресурса. Когда ожидаемый ресурс освободится, системный вызов завершится и процесс войдет в критическую секцию.

Системный вызов для захвата объекта синхронизации может быть реализован по алгоритму, показанному на рис. 14.

Если счетчик оставшихся захватов равен нулю, то процесс не может пройти этот системный вызов и переводится в заблокированное состояние. Он будет оставаться в этом состоянии, и не будет рассматриваться планировщиком, пока один и процессов, ранее захвативших объект синхронизации, не освободит его.

Процедура освобождения проверит очередь ожидающих объектов, и разблокирует один или несколько из них (например, все).

Рис.14. Алгоритм захвата объекта синхронизации

Во избежание нарушения взаимоисключения при разблокировке сразу нескольких процессов, необходимо снова проверить счетчик объектов синхронизации. Возможно, что многие из разблокированных процессов снова заблокируются.

Целесообразность разблокировки сразу всех ожидающих процессов состоит в том, что заранее не известно, в каком порядке и на какое время они будут выбраны планировщиком для выполнения. Вполне вероятно, что многие процессы быстро пройдут свой критический участок за первый же временной квант, и конфликта из-за разблокировки сразу нескольких процессов не возникнет. Если же какой-либо из разблокированных процессов не успеет пройти критический участок за один квант и будет снят с выполнения, то конкурирующие процессы будут снова заблокированы.