INF3600+INF2610
Automne 2006
Partie 4 : Synchronisation
Le corrigé
Solution 1
a. Les sémaphores :
Mutex0 et mutex1 pour contrôler les accès aux tampons.
Vide1, Vide0, Plein1 et Plein0 pour bloquer un processus si le tampon est vide ou plein.
b. Semaphore
mutex1=1, mutex0=1, Vide0=N, Vide1=N, Plein0 = 0, Plein1 = 0;
P1
int icp=0;
Répéter
{
P(Plein0);
P(Vide1)
P(mutex0);
P(mutex1)
T1[icp] = T0[icp];
V(mutex1);
V(mutex0)
icp = icp+1 mod(N)
V(Plein1);
V(Vide0);
}
P0
Message m, mc;
int ip=0;
Répéter
{
m= lire();
mc = Encrypter(m);
P(Vide0);
P(mutex0);
T0[ip] = mc;
V(mutex0);
ip = ip+1 mod(N)
V(Plein0);
}
P2
Message mc;
int ic=0;
Répéter
{
P(Plein1)
P(mutex1);
mc = T1[ic];
V(mutex1);
ic = ic+1 mod(N)
V(Vide1);
Envoyer(mc);
}
1
Automne 2006
INF3600+INF2610
Solution 2
char T[N]; // tableau de N caractères
Semaphore Plein =0, Vide=N, Mutex=1
Producteur {
int ip=0, M;
char ch[N];
Repeter
{
M=Lire(ch,N);
Pour i=1 à M Pas 1 faire P(Vide);
P(Mutex);
Deposer(ch, M, ip);
V(mutex);
Pour i=0 à M-1 Pas 1 faire
V(Plein);
ip = (ip + M) % N;
}
}
1. Le risque de famine
Consommateur {
int ic=0;
char c;
Repeter
{
P(Plein);
P(Mutex);
c = Retirer( ic);
V(Mutex);
V(Vide);
ic = (ic+1) %N
}
Traiter(c);
}
2. Le moniteur regroupe, en une seule structure, toutes les sections critiques d’un problème
donné. Le contrôle d’accès aux sections critiques est géré par le moniteur. Il facilite ainsi la
compréhension et l’implémentation du code de synchronisation.
Solution 3
1.
Un seul peut manger à la fois. Un sémaphore binaire mutex suffit :
Semaphore mutex =1 ;
Fonction Shaolin(i in [0,2])
{
P(mutex) ;
PrendreFourchettes (i);
Manger() ;
ReposerFourchettes (i) ;
V(mutex) ;
}
2.
#define NB_BUFF 2
2
INF3600+INF2610
Automne 2006
#define BUFF_SIZE 4
sem_t sem_libre[NB_BUFF];
sem_t sem_occupe[NB_BUFF];
int tab[NB_BUFF][BUFF_SIZE];
void ordonnanceur(void inutilise)
{
//buff numéro du buffer courant (buff < NB_BUFF)
// i[buff] indice dans le buffer courant. (i[buff]<BUFF_SIZE, buff =1,NB_BUFF)
int i[NB_BUFF] , buff ;
for(buff :=0 ; buff<NB_BUFF ; buff++) i[buff]=0 ;
buff=0 ;
while (1)
{ /0/
if ((sem_trywait(&sem_libre[buff]) == -1) ) {
buff = (++buff)% NB_BUFF;
continue;
}
tab[buff][i[buff]++%BUFF_SIZE] = prochainProc();
sem_post(&sem_occupe[buff]);
}
}
Solution 4
1. Semaphore S1=1, S2=1, S13=0, S23=0 ;
P1 ()
{
int n=0;
while(true)
{
P(S1);
printf(“cycle %d
de %d“, n++, i);
V(S13) ;
}
}
P2 ()
Advertisement
{
int n=0;
while(true)
P(S2);
{
printf(“cycle %d
de %d“, n++, i);
V(S23) ;
}
}
P3 ()
{int n=0;
while(true)
{ P(S13);
P(S23);
printf(“cycle %d de
%d“, n++, i);
V(S1) ;
V(S2) ;
}
}
2. 10 producteurs, 10 consommateurs avec une liste infinie
3
INF3600+INF2610
1 séquencement.
1 thread de syncrhonisation des feux
3 sémaphores de séquencement :
Automne 2006
1 pour aller tout droit ou tourner a droite dans le sens est-ouest (init : 1)
1 pour aller tout droit ou tourner a droite dans le sens nord-sud (init : 0)
1 pour tourner a gauche dans le sens nord-sud (init : 0)
1 thread producteur par voies de départ : 10 threads producteurs
1 liste par voie productrice : 10 listes
1 semaphore de productions par liste : 10 semaphores de production (initialisé a 0)
1 thread consommateur par voies d’arriver : 10 threads consommateurs
1 mutex par liste : 10 mutex (parce que les listes sont partagées entre les prod/cons)
Solution 5
1.
semaphore SA=0, SB=0 ; /0/
char T[256] ;
void depot (char buf[] ) ;
void recuperer(char buf[] ) ;
Processus A Processus B
{ char mess[256] , rep[256];
{ char mess[256], rep[256] ;
while (1)
{ / 1 /
lire (mess);
depot (mess ) ;
/ 2/
V(SB);
P(SA);
recuperer(rep) ;
/3/
}
}
while (1)
{ / 4 /
P(SB);
recuperer( mess) ;
reponse(mess,rep);
/5/
depot(mess);
/ 6/ V(SA);
}
}
4
INF3600+INF2610
2.
semaphore SA=0, SB=0, SC=0, mutex=1 ; /0/
struct {char data [256] ; char Emet ;} T ;
void depot (char buf[] ) ;
void recuperer(char buf[] ) ;
Automne 2006
Processus A Processus B
{
{
struct{char data[256]; char Emet}mess,rep; struct{char data[256];char Emet} mess,rep;
while (1)
{ P(mutex);
while (1)
{
lire (mess.data); mess.Emet=’A’,
depot (mess ) ;
V(SB);
P(SA);
recuperer(rep) ;
V(mutex) ;
}
}
}
}
P(SB);
recuperer( mess) ;
reponse(mess,rep);
depot(rep);
if (mess.Emet=’A’) V(SA);
else V(SC);
Processus C
{
struct {char data [256] ; char Emet} mess,rep ;
while (1)
{ P(mutex);
lire (mess.data); mess.Emet=’C’,
depot (mess ) ;
V(SB);
P(SC);
recuperer(rep) ;
V(mutex);
}
}
5
INF3600+INF2610
Automne 2006
Solution 6
Semaphore SRC=1, SBO=1, SAS1=0, SAS2=0, libre=N, occupe=0, mutex=1;
mRC( )
{ while (1)
{ P(SRC) ;
RC( ) ;
V(SAS1) ;
}
}
mBO( )
{ while (1)
{
P(SBO) ;
BO( ) ;
V(SAS2) ;
}
}
mAS( )
{ while (1)
{
P(SAS1) ;
P(SAS2) ;
P(libre) ;
AS( ) ;
V(SRC) ;
V(SBO) ;
V(occupe) ;
}
}
Advertisement
mEM( )
{
while (1)
{
P(occupe) ;
P(mutex) ;
EM() ;
V(mutex) ;
V(libre) ;
}
}
Solution 7
1)
/0/ Semaphore SAB =1, SBC=1, SBD=1 ;
void TraverserSegAB ( ) ; // Traverser le segment AB
void TraverserSegBC ( ) ; // Traverser le segment BC
void TraverserSegBD ( ) ; // Traverser le segment BD
Processus RobotAC Processus RobotDA
{
{
/ 1 / P(SAB) ;
TraverserSegAB ( ) ;
/ 2/ P(SBC) ; V(SAB) ;
TraverserSegBC( ) ;
/3/ V(SBC) :
/ 4 / P(SBD) ;
TraverserSegBD( ) ;
/5/ P(SAB) ; V(SBD) ;
TraverserSegAB( );
/ 6/ V(SAB) ;
}
}
2) Toutes les demandes d’accès sont mémorisées dans les files des sémaphores. Si les files
sont gérées FIFO et la durée de traversée de chaque segment est fini alors pas de problème de
famine. Dans le cas contraire, il pourrait y avoir famine.
Pas d’interblocage entre les robots car
6
INF3600+INF2610
Automne 2006
(cid:1) Si un robot RobotAC attend AB, il ne détient aucun autre segment (pas de détention
et attente).
(cid:1) Si un robot RobotAC détient AB et attend BC qui est alloué à un autre robot, ce
dernier n’est pas en attente d’un autre segment (pas de détention et attente).
(cid:1) Si un robot RobotDA attend BD, il ne détient aucun autre segment et donc ne bloque
pas les autres (pas de détention et attente).
(cid:1) Si un robot RobotDA détient BD et attend AB qui est alloué à un autre robot
(robotDA ou robotAC), ce dernier ne se mettra pas en attente de BD (pas d’attente
circulaire).
Solution 8
1) Sémaphores utilisés :
Semaphore SI1=1, SI2=1, SF1=1, SF2=0;
Changement
{
int Feu = 1
while (1)
{
sleep (Duree_du_feu) ;
if (Feu == 1)
{
P(SF1);
V(SF2);
Feu = 2;
}
else
{
}
P(SF2);
V(SF1);
Feu = 1;
}
}
Traversee1
{
P(SI1);
P(SF1);
Traversee() ;
V(SF1);
V(SI1);
}
7
INF3600+INF2610
Automne 2006
Traversee2
{
P(SI2);
P(SF2);
Traversee() ;
V(SF2);
V(SI2);
}
SI1 et SI2 sont introduits pour éviter que les voitures attendent sur SF1 et SF2 et
bloquent de ce fait les changements de feu effectués par Changement.
2) Moniteurs :
Moniteur Intersection
{
Boolc wtour1, wtour2, wfeu1, wfeu2 ;
int Feu = 1, nbw1 = 0, nbw2 = 0;
Changement
{
while (1)
{
sleep (Duree_du_feu) ;
if (Feu == 1)
{
Feu = 2;
signal (wfeu2) ;
}
else
Feu = 1;
{
signal (wfeu1) ;
}
}
}
}
Traversee1
{
if( nbw1 != 0)
{
nbw1++ ;
wait(wtour1) ;
nbw1-- ;
}
if( Feu != 1)
8
INF3600+INF2610
Automne 2006
wait(wfeu1) ;
circuler() ;
if( nbw1 != 0)
signal(wtour1);
}
Traversee2
{
nbw2++ ;
if( nbw2 != 0)
{
wait(wtour2) ;
nbw2-- ;
}
if( Feu != 2)
wait(wfeu2) ;
circuler() ;
Advertisement
if( nbw2 != 0)
signal(wtour2);
}
9
Solution 9
struct CompteurEvenement
{
int val ;
/ 0 / semaphore mutexE ;
struct listeSem {semaphore psem ; int pval} * Lsem ;
}
void Await (CompteurEvenement *E; int Valeur)
{ P( E->mutexE) ;
if (E->val < Valeur}
{ /1/
semaphore * new sem ; init(sem) = 0 ;
ajouter (sem, Valeur) à E->Lsem;
V(E->mutexE);
P(sem);
} else V(E->mutexE) ;
}
void Advance (CompteurEvenement *E)
{
/ 2 / P( E->mutexE) ;
E->val = E->val + 1 ;
Pour chaque élément (sem, v) de E->Lsem telle que E->val <= v
Faire V(sem) ; supprimer cet élément ; fait ;
V(E->mutexE) ;
}
int Read (CompteurEvenement *E)
{ / 3 /
int v;
P( E->mutexE) ;
v = E->val ;
V( E->mutexE) ;
return v;
}
CompteurEvenement CE = (0, 1, NULL) ;
10
Solution 10
Semaphore quitte=0 , passage=0 ; present=0; /0/
Contrôleur ()
{
while(1)
{ P(present) /1/
Train()
{
V(present) ; /3/
P(passage);
Traverser();
V(quitte) ; /4/
}
FermerBarrieres() ;
V(passage) ; /2/
P(quitte) ;
While (PNB(present))
{ V(passage) ;
P(quitte)} ;
OuvrirBarrieres() ;
}
}
//present est le sémaphore qui sert à comptabiliser le nombre de trains présents.
//passage est le sémaphore qui mémorise les trains en attente du passage à niveau.
//quitte est le sémaphore qui sert à bloquer/débloquer le contrôleur lorsque le train
entame/termine la traversée.
// PNB est l’équivalent de sem_trywait.
Solution 11
Cette implémentation est incorrecte pour plusieurs raisons :
- on désinscrit toujours l'utilisateur de son premier cours, même s'il n'a pas pu être inscrit au
deuxième cours ;
- du fait que l'on verrouille le deuxième cours alors qu'on a déjà un verrou sur le premier, on
a un risque d'interblocage si deux étudiants lancent simultanément la routine avec les deux
mêmes valeurs de cours, mais dans l'ordre inverse : chacun verrouillera d'abord le cours que
l'autre voudra verrouiller ensuite, et il ne sera donc pas possible de sortir de cet interblocage ;
- on ne verrouille pas le deuxième cours avant de faire le test pour savoir s'il est plein.
void EchangeCours (Putilisateurs utilisateur, PCours cours1, cours2) {
11
cours2->verrouille ();
if (cours2->estPlein == false) {
cours2->inscrit (utilisateur);
cours2->deverrouille ();
cours1->verrouille ();
cours1->desinscrit (utilisateur);
cours1->deverrouille ();
cours2->deverrouille ();
}
else
}
Solution 12
a) class Barrier_t
{ int nbproc ; int cp ; semaphore mutex , sem_barriere ; public : Barrier_t (int) ;
void Barrier ( ) ; }
Barrier_t ::Barrier_t (int v) { nbproc = v ; cp=0 ; mutex = 1 ; sem_barriere=0 ;}
void Barrier_t ::Barrier()
P(mutex);
{
cp++ ;
if (cp==nbproc)
{
for (int i=0 ; i<cp-1; i++)
V(sem_barriere);
cp=0;
V(mutex);
V(mutex);
P(sem_barriere);
else
}
{
}
}
b) Barrier_t /0/ E1(3), E2(3), E3(2), E4(2);
12
mBO( )
{ while (1)
{
BO( ) ;
E1.Barriere();
E2.Barriere();
}
}
mRC( )
{ while (1)
{
RC( ) ;
E1.Barriere();
E2.Barriere();
}
}
mAS( )
{ while (1)
{
E1.Barriere() ;
GP() ;
E2.Barriere() ;
AS( ) ;
E3.Barriere() ;
E4.Barriere();
}
}
mEM( )
{ while (1)
{
E3.Barriere() ;
Advertisement
GP();
E4.Barriere();
EM( ) ;
}
}
13
INF3600+INF2610
Automne 2006
c) Oui, par exemple, deux processus A et B partagent deux barrières E1 et E2 ;
Processus A {E1.Barriere() ; E2.Barriere(); ...}
Processus B { E2.Barriere(); … E1.Barriere(); }
Les deux processus se bloquent mutuellement.
Solution 13
1) Non, car si P2 est en section critique et P1 a exécuté P(mutex1) alors P1 est bloqué et
empêche P3 d’entrer en section critique.
Conditions non vérifiées :
Un processus en dehors de sa section critique bloque un autre processus.
Processus P1
P(mutex1) ;
n=n-1 ;
V(mutex1) ;
P(mutex2) ;
Out = out +1 ;
V(mutex2) ;
2) On va utiliser un vecteur T de n booléens. T[i] est 0 si le calcul de la ligne i n’est pas encore
entamée. T[i] est égal à 1 sinon. Ici, on n’a pas besoin de sémaphores pour les accès aux matrices
(en lecture uniquement). Par contre, on a besoin d’un sémaphore binaire mutex pour contrôler les
accès au vecteur T. Initialement, tous les éléments de T sont nuls.
fonction CalculLignes ( ){
pour i = 0 à n-1 pas 1
faire P(mutex)
si ( T[i]==0)
{
T[i] = 1 ;
V(mutex) ;
14
Pour j = 1 à n pas 1
faire Pour k=1 à n pas 1
faire R[i,j] += A[i,k] * B[k,j]
fait
fait
} else V(mutex) ;
fait
}
Solution 14
1) Modèle des lecteurs et des rédacteurs (la voie joue le rôle de la base de données).
2) Sémaphore autorisation =1 ;
// Le sémaphore autorisation est partagé par tous les trains
Sémaphore mutex =1 ;
//Le sémaphore mutex est partagé par tous les trains allant dans le même sens.
// Il y a donc deux sémaphores mutex un pour chaque sens.
Demande d’accès par un train AversB
P(mutex)
Si NbAB =0 alors P(autorisation)
NbAB=NbAB+1 ;
V(mutex) ;
Sortie de la voie par B
P(mutex)
Si NbAB =1 alors V(autorisation)
NbAB=NbAB-1 ;
15
V(mutex) ;
Demande d’accès par un train BversA
P(mutex)
Si NbBA =0 alors P(autorisation)
NbBA=NbBA+1 ;
V(mutex) ; Sortie de la voie par A
P(mutex)
Si NbBA =1 alors V(autorisation)
NbBA=NbBA-1 ;
V(mutex) ;
Solution 15
a)
Semaphore Mutex =1, Vide=Max, Plein=0 ;
Message tampon [Max] ;
int ip =0 ; // ip devient global
int ic =0 ; // ic devient global
Producteur ( int i)
{
Message m ;
Repeter
{
m = creermessage( ) ;
P(Vide) ;
P(Mutex) ;
16
Tampon[ip]=m;
ip++ ; // ip++ est dans la section critique
V(Mutex) ;
V(Plein) ;
}tant que vrai ;
}
Consommateur( int i )
{
Message m ;
Repeter
{
P(Plein) ;
P(Mutex) ;
m = Tampon[ic]; ic++ ; // ic est partagé entre tous les consommateurs
V(Mutex) ;
V(Vide) ;
}tant que vrai ;
}
b)
Semaphore
Mutex [n] = {1, 1, ….,1},
Vide [n] = {Max, Max, …, Max},
Plein [n] = {0, 0, ., 0} ;
Message tampon [n][Max] ;
Producteur ( )
{
int ip =0 ; // un seul producteur
Message m ;
17
Repeter
{
m = creermessage() ;
pour i=0, n- 1, pas 1
faire
P(Vide[i]) ;
P(Mutex[i]) ;
Tampon[i][ip]=m;
V(Mutex[i]) ;
ip++ ;
V(Plein[i]) ;
}tant que vrai ;
}
Consommateur( int i)
{
}
int ic =0 ;
Message m ;
Repeter
{
P(Plein[i]) ;
P(Mutex[i]) ; m = Tampon[i][ic];
V(Mutex[i]) ;
ic++ ;
V(Vide[i]) ;
}tant que vrai ;
18