Простая модель монитора
Рисунок 8.2. Простая модель монитора
Обратите внимание на то, что взаимное исключение обеспечивается для всех охраняемых процедур, а не только для одноименных. В сущности, такая процедура представляет собой ту же критическую секцию, и ее охрана реализуется любым из методов защиты критической секции, скорее всего, в роли "охранника" будет выступать скрытый семафор.
Другие наши нововведения связаны с блокировками внутри охраняемой процедуры. Мы ввели тип данных, названный нами event. Этот тип представляет некоторое событие. Примитив wait проверяет наступление этого события и переводит процесс в ожидание, если событие еще не произошло. Примитив signal сигнализирует о наступлении события. Событие является потребляемым ресурсом: если два процесса ожидают одного и того же события, то при наступлении события разблокирован будет только один из процессов, другой будет вынужден ждать повторного наступления такого же события.
Примитивы ожидания-сигнализации требуют принятия решений по ряду проблем их реализации. Если один процесс выдает сигнал о наступлении некоторого события, то в какой момент должен быть разблокирован процесс, ожидающий этого события? Если немедленно, то тогда в нашей "комнате" окажется два процесса одновременно: разблокированный процесс и процесс, выдавший сигнал, но еще не покинувший монитор. Если позже, то за это время в монитор может войти какой-то третий процесс. Если несколько процессов ожидают одного и того же события, то какой (или какие) из них должен быть разблокирован? Если в момент выдачи сигнала нет процессов, ожидающих этого события, то должен ли сигнал сохраняться или его можно "потерять"?
Общий подход к решению этой проблемы иллюстрируется расширением модели "одноместной комнаты", показанным на Рисунке 8.3. Для каждого события, которое может ожидаться в мониторе, мы водим свою очередь с соответствующими входными и выходными дверями для нее. На рисунке эти очереди показаны внизу монитора. Мы вводим также очередь, которую мы называем приоритетной. Процессы, находящиеся в очередях, не считаются находящимися в мониторе. "Правила для посетителей" комнаты-монитора следующие.
- Новый процесс поступает во входную очередь. Новый процесс может войти в монитор через дверь 1 только, если в мониторе нет других процессов.
- Если процесс выходит из монитора через дверь 2 (выход), то в монитор входит процесс из двери 4 - из приоритетной очереди. Если в приоритетной очереди нет ожидающих, входит процесс из двери 1 (если есть ожидающие за ней).
- Процесс, выполняющий операцию wait, выходит из монитора в дверь, ведущую в соответствующую очередь (5 или 7).
- Если процесс выполняет операцию signal, то проверяется очередь, связанная с событием. Если эта очередь непуста, то сигнализирующий процесс уходит в приоритетную очередь (дверь 3), а в монитор входит один процесс из очереди к событию (дверь 6 или 8). Если очередь пуста, сигнализирующий процесс остается в мониторе.
- Все очереди обслуживаются по дисциплине FCFS.
