-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
Copy pathreport.lyx
1115 lines (775 loc) · 29.9 KB
/
report.lyx
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
#LyX 2.2 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
\lyxformat 508
\begin_document
\begin_header
\save_transient_properties true
\origin unavailable
\textclass article
\use_default_options true
\maintain_unincluded_children false
\language english
\language_package default
\inputencoding auto
\fontencoding global
\font_roman "default" "default"
\font_sans "default" "default"
\font_typewriter "default" "default"
\font_math "auto" "auto"
\font_default_family default
\use_non_tex_fonts false
\font_sc false
\font_osf false
\font_sf_scale 100 100
\font_tt_scale 100 100
\graphics default
\default_output_format default
\output_sync 0
\bibtex_command default
\index_command default
\paperfontsize default
\use_hyperref false
\papersize default
\use_geometry false
\use_package amsmath 1
\use_package amssymb 1
\use_package cancel 1
\use_package esint 1
\use_package mathdots 1
\use_package mathtools 1
\use_package mhchem 1
\use_package stackrel 1
\use_package stmaryrd 1
\use_package undertilde 1
\cite_engine basic
\cite_engine_type default
\biblio_style plain
\use_bibtopic false
\use_indices false
\paperorientation portrait
\suppress_date false
\justification true
\use_refstyle 1
\index Index
\shortcut idx
\color #008000
\end_index
\secnumdepth 3
\tocdepth 3
\paragraph_separation indent
\paragraph_indentation default
\quotes_language english
\papercolumns 1
\papersides 1
\paperpagestyle default
\tracking_changes false
\output_changes false
\html_math_output 0
\html_css_as_file 0
\html_be_strict false
\end_header
\begin_body
\begin_layout Title
Sleeping Barber και Producer-Consumer problem: Μελέτη και υλοποίηση με pthreads
\begin_inset Newline newline
\end_inset
-
\begin_inset Newline newline
\end_inset
Παράλληλα και κατανεμημένα συστήματα
\end_layout
\begin_layout Author
Οδυσσέας Νεσλεχανίδης
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\begin_inset Newline newline
\end_inset
Επιβλέπων καθηγητής: Χρήστος Γκόγκος
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset Newpage pagebreak
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Part
Εισαγωγή
\end_layout
\begin_layout Standard
Στην παρούσα τεχνική αναφορά παρουσιάζεται η μελέτη μου πάνω στα κλασικά
προβλήματα συγχρονισμού Sleeping Barber και Producer-Consumer.
Θεώρησα οφέλιμο να δοκιμάσω να γράψω ένα πρόγραμμα σε γλώσσα C με pthreads
με μια λύση για κάθε πρόβλημα, προκειμένου να θεμελιώσω καλύτερα την κατανόηση
μου επί των θεμάτων.
Στην πορεία, βρήκα μεγαλύτερο ενδιαφέρον στην προσπάθεια ταυτόχρονης λύσης
και των δύο προβλημάτων σε ένα πρόγραμμα
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "myprog"
\end_inset
.
\end_layout
\begin_layout Standard
Στο παρόν, θα προσπαθήσω να κάνω μια κριτική παρουσίαση των προβλημάτων
και των λύσεων που επέλεξα να υλοποιήσω γι'αυτά, αποφεύγοντας να επαναλάβω
όσα παρουσιάζονται επαρκώς στα σχετικά λήμματα της wikipedia.
Θα γίνει, εν τούτοις εκτενής αναφορά σε αυτά, καθώς και σε ψευδοκώδικα
από άλλες ελεύθερες πηγές, πάντοτε με τη σχετική παραπομπή.
\end_layout
\begin_layout Part
Περιγραφή της υλοποίησης
\end_layout
\begin_layout Section*
Σύγκριση και θεωρητική οριοθέτηση
\end_layout
\begin_layout Standard
Το πρόβλημα Παραγωγού-Καταναλωτή (Producer-Consumer)
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "prodcon"
\end_inset
, ή αλλιώς Bounded Buffer problem, αφορά τη διαφορά στο ρυθμό εισαγωγής
και αφαίρεσης δεδομένων (throughput) σε έναν περιορισμένο χώρο μνήμης,
από τον παραγωγό και τον καταναλωτή αντίστοιχα.
Είναι λοιπόν, στη βάση του, ένα πρόβλημα συντονισμού του έργου των δυο
νημάτων, ούτως ώστε να μην υπάρχουν λάθος αιτήματα προς τη μνήμη.
\end_layout
\begin_layout Standard
Το πρόβλημα του Κοιμώμενου Κουρέα (Sleeping Barber)
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "sleepbarb"
\end_inset
αφορά την αποφυγή συνθηκών ανταγωνισμού (race conditions) μεταξύ του κουρέα,
που αφαιρεί πελάτες από μια περιορισμένου μεγέθους αίθουσα αναμονής, και
των πελατών που προσθέτουν, ας πούμε, τους εαυτούς τους, σε αυτήν.
Στη βάση του αφορά, λοιπόν, την εξασφάλιση ασφάλειας νημάτωσης (thread
safety)
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "threadsafe"
\end_inset
σε εργασίες που απαιτούν πρόσβαση στο χώρο μνήμης που αντιπροσωπεύει την
αίθουσα αναμονής.
Έτσι, αποφεύγεται ο κίνδυνος υλοποιούμενες λύσεις να οδηγούν σε νεκρό κλείδωμα
(deadlock).
\end_layout
\begin_layout Standard
Από τις παραπάνω παραγράφους γίνεται ξεκάθαρο ότι τα δύο προβλήματα, παρότι
φαινομενικά όμοια, αφορούν διαφορετικά ζητήματα συγχρονισμού νημάτων/ διεργασιώ
ν.
Εν τούτοις, στις περισσότερες περιπτώσεις, τα δύο σύνολα ζητημάτων τείνουν
να χρήζουν ταυτόχρονης διαχείρισης.
Γι'αυτό το λόγο, επέλεξα να μελετήσω τα προβλήματα γράφοντας ένα πρόγραμμα
και για τα 2.
\end_layout
\begin_layout Section*
Κουρά με ουρά
\end_layout
\begin_layout Standard
Η απλούστερη λύση για το πρόβλημα του κοιμώμενου κουρέα, όπως παρουσιάζεται
στη wikipedia, μπορεί να οδηγήσει σε λιμοκτονία (starvation) ενός νήματος
πελάτη.
Για αυτό ευθύνεται το γεγονός ότι, ανάλογα με τις προδιαγραφές των αρχέγονων
δομών συγχρονισμού (synchronization primitives) που παρέχονται με την εκάστοτε
βιβλιοθήκη, μπορεί η προτεραιότητα των νημάτων να εξασφαλίζεται με διαφορετικού
ς τρόπους ή να αφήνεται απροσδιόριστη
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "lilbookosem"
\end_inset
.
\end_layout
\begin_layout Standard
Αυτό με οδήγησε στη χρήση C++ προκειμένου να εκμεταλλευτώ τη δομή STL Queue.
Πρόκειται για μια templated δομή, που ήλπιζα να χρησιμοποιήσω εισάγοντας
σε αυτήν κλειδωμένους σημαφόρους για κάθε νεοεισερχόμενο νήμα-πελάτη.
Καθώς, όμως, ο τύπος δεδομένων sem_t, που αντιπροσωπεύει το σημαφόρο της
βιβλιοθήκης <semaphore.h> , δεν επιδέχεται συμβατικό χειρισμό (στα πρότυπα
π.χ.
του τύπου int), δεν βρήκα κάποιον τρόπο να το πετύχω.
Αναγκάστηκα, τελικά, να στηριχτώ σε μια, φαινομενικά, μη αποδοτική, ad
hoc υλοποίηση ουράς σημαφόρων.
Η έμπνευση γι'αυτήν προήλθε από το πολύτιμο The Little Book of Semaphores
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "lilbookosem"
\end_inset
.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset listings
inline false
status open
\begin_layout Plain Layout
int main(int argc, char* argv[]){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
int numChairs = atoi(argv[1]);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
waitingRoomQueue = new sem_t[numChairs+1];
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_init(&seatsAvailable, 0, numChairs);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
for(int i = 0; i < numChairs + 1; i++){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_init(&waitingRoomQueue[i], 0, 1);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
void *customer(void *numChairs){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
int* number_of_chairs = (int*)numChairs;
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
int positionInQueue{*number_of_chairs - 1};
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
while(1){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
customerMessage(id, arrive_at_barbershop);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
if(sem_trywait(&seatsAvailable)==-1){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
customerMessage(id, waiting_room_full);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
else{
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
customerMessage(id, enter_waiting_room);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
while(positionInQueue > 0){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_wait(&waitingRoomQueue[positionInQueue]);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&waitingRoomQueue[positionInQueue+1]);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
positionInQueue--;
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_wait(&barberChairEmpty);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&waitingRoomQueue[1]);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Παραπάνω, η sem_trywait δοκιμάζει να μειώσει το σημαφόρο seatsAvailable.
Εάν επιτύχει, που σημαίνει ότι ο σημαφόρος ήταν αρχικά μεγαλύτερος του
μηδέν, επιστρέφει 0 (επιτυχία) και η εκτέλεση του προγράμματος συνεχίζει
απορρίπτοντας τη συνθήκη.
Σημειώστε ότι, σε αυτήν την περίπτωση, ο σημαφόρος μεταβλήθηκε κατά τον
έλεγχο, παρότι ο έλεγχος απέτυχε.
Αυτό είναι σκόπιμο.
\end_layout
\begin_layout Standard
Εάν η sem_trywait συναντήσει το σημαφόρο seatsAvailable σε κατάσταση που
δε δύναται να μειωθεί (0), η sem_trywait επιστρέφει -1 και τερματίζει,
σε αντίθεση με την sem_wait, που στην ίδια περίπτωση θα έθετε το νήμα σε
αναμονή.
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "trywait"
\end_inset
Ακολούθως, εισέρχεται στη συνθήκη, τυπώνει μήνυμα αποχώρησης του πελάτη
λόγω συμφόρησης της αίθουσας αναμονής, και φτάνει στο τέλος της while για
να τρέξει από την αρχή, με νέο id πελάτη (δείτε το επόμενο block κώδικα).
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Το waitingRoomQueue είναι ένας πίνακας σημαφόρων μεγέθους numChairs +1 που
αρχικοποιούνται με 1.
Ο σημαφόρος waitingRoomQueue[numChairs] αυξάνεται σε κάθε εκτέλεση του
σεναρίου else κατά 1, χωρίς ποτέ να μειωθεί.
Αυτή είναι μια αδυναμία που δεν έχω σκεφτεί πώς θα επιλύσω, δε φαίνεται
να δημιουργεί ωστόσο πρόβλημα βραχυπρόθεσμα.
\end_layout
\begin_layout Standard
Η τιμή του σημαφόρου waitingRoomQueue[0] δεν μεταβάλλεται σε κανένα σημείο
του προγράμματος.
Αφέθηκε για λόγους διαισθητικής ομαλότητας.
Η αναμονή του κορυφαίου πελάτη της ουράς, στην πραγματικότητα εξαρτάται
από το σημαφόρο barberChairEmpty.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Section*
Ανταγωνισμός νημάτων παραγωγής πελατών
\end_layout
\begin_layout Standard
Στη wikipedia, η λύση του χαρακτηριστικού προβλήματος του κοιμώμενου κουρέα,
παρουσιάζεται σε συνθήκη ανταγωνισμού μεταξύ κουρέα και πελάτη για την
πρόσβαση στο χώρο μνήμης που αντιπροσωπεύει την αίθουσα αναμονής.
Στη δική μου υλοποίηση ανέβαλα αυτό το ζήτημα, αναθέτοντας στον πελάτη
τα καθήκοντα προσθαφαίρεσης του εαυτού του στην ουρά αναμονής.
Προχώρησα σε αυτήν τη διασκευή με την προοπτική να κάνω τη ζωή μου ευκολότερη
σε μελλοντική υλοποίηση όπου θα προσθέσω πολλαπλά νήματα κουρέων.
\end_layout
\begin_layout Standard
Το ίδιο ζήτημα ανταγωνισμού για την πρόσβαση εμφανίστηκε ξανά όταν προσέθεσα
πολλά νήματα-πελάτες.
Η υλοποίηση της wikipedia προσομοιώνει πολλαπλούς πελάτες στηριζόμενη σε
έναν ατέρμονο βρόχο του ίδιου νήματος.
Θεώρησα αυτού του είδους την προσομοίωση ελάχιστα ρεαλιστική και τεχνικά
απλουστευτική, και γι'αυτό επέλεξα να πολλαπλασιάσω τα νήματα-πελάτες,
που ωστόσο άφησα να λειτουργούν σε ατέρμονα βρόχο.
Έτσι, η λύση της wikipedia για το συγχρονισμό κουρέα - πελατών, εμφανίζεται
στη δική μου υλοποίηση μεταξύ κουρέα και
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
νημάτων παραγωγής πελατών
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
.
Η επιλογή αυτού του νέου ονόματος ίσως γίνει πιο κατανοητή εαν ληφθεί υπόψιν
ο τρόπος που επέλεξα να χειριστώ την ονοματοδοσία κάθε πελάτη.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset listings
inline false
status open
\begin_layout Plain Layout
//guards critical section where customer() pulls
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
//a unique id from global counter new_id.
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
pthread_mutex_t id_lock;
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
int new_id{1};
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
void *customer(...){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
while(1){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
pthread_mutex_lock(&id_lock); //fetch unique id for
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
id = new_id; //customer
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
new_id++;
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
pthread_mutex_unlock(&id_lock);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Αξίζει να σημειωθεί ότι, στη δική μου προσέγγιση, προκύπτει ένα πρόβλημα
από την ελάττωση του αριθμού ενεργών νημάτων παραγωγής πελατών, όποτε κάποιο
από αυτά εισέρχεται στην αίθουσα αναμονής.
Αυτή η αδυναμία γίνεται ολότελα φανερή εφόσον οριστεί μεγάλος αριθμός θέσεων
στην αίθουσα αναμονής από το χρήστη (απαιτείται ως όρισμα κατά την εκτέλεση).
Καθώς ο αριθμός νημάτων παραγωγής πελατών περιορίζεται στα 5, υπάρχει το
ενδεχόμενο όλα τα νήματα να τεθούν σε αναμονή μέσα στην αίθουσα αναμονής.
Σε μια τέτοια περίπτωση, δε θα υπάρχουν αναχωρήσεις νέων πελατών μέχρι
να ελευθερωθεί το κορυφαίο νήμα από τον κουρέα, για να ξαναμπεί στο βρόχο.
Δεν μπόρεσα να σκεφτώ έναν ικανοποιητικό τρόπο να αντιμετωπίσω το πρόβλημα,
προς επίτευξη μεγαλύτερου ρεαλισμού, χωρίς να ξεφύγω πολύ από τις τεχνικές
προδιαγραφές του προβλήματος.
Το άφησα, λοιπόν, ως έχει.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset listings
inline false
status open
\begin_layout Plain Layout
void *customer(void *numChairs){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
while(1){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
else{
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
...
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_wait(&barberChairEmpty);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
pthread_mutex_lock(&room_state_change);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
customerMessage(id, check_on_barber);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&waitingRoomQueue[1]);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&seatsAvailable);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&barberPillow);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
pthread_mutex_unlock(&room_state_change);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_wait(&seatBelt);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
customerMessage(id, leave_successfully);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&barberChairEmpty);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Παραπάνω, βλέπουμε πώς κινείται το κορυφαίο στην ουρά νήμα, μόλις ελευθερωθεί
από το σημαφόρο barberChairEmpty, που θα αυξήσει ο φρεσκοκουρεμένος πελάτης
πριν φτάσει στο τέλος της while και επιστρέψει για επανάληψη με νέο id
(δείτε παραπάνω).
Η μόνη παρέμβαση του νήματος - κουρέα είναι για την απελευθέρωση του νήματος
παραγωγής πελατών μόλις αυτό φτάσει στο sem_wait(&seatBelt).
\end_layout
\begin_layout Section*
Το νήμα κουρέας
\end_layout
\begin_layout Standard
Παραπάνω, συναντάμε για πρώτη φορά το σημαφόρο barberPillow.
Σε αυτό το σημαφόρο στηρίζεται ο συντονισμός του νήματος - κουρέα.
Η συνάρτηση barber είναι αρκετά απλή:
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset listings
inline false
status open
\begin_layout Plain Layout
void *barber(void *unused){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
int isAsleep{-1};
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
while(1){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_getvalue(&barberPillow, &isAsleep);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
if(isAsleep == 0){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
std::cout<<"The barber is sleeping.
\backslash
n";
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_wait(&barberPillow);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
std::cout <<"The barber is cutting hair.
\backslash
n";
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
randWait(5);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
std::cout <<"The barber has finished cutting hair.
\backslash
n";
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
sem_post(&seatBelt);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
randWait(1);
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Πριν τερματίσει, ο κουρέας απελευθερώνει το νήμα παραγωγής πελατών που έχει
περάσει και κλειδώσει την κορυφή της ουράς (σημαφόρος barberChairEmpty).
Το νήμα αυτό ξεκλειδώνει με τη σειρά του το σημαφόρο barberChairEmpty,
πριν επιστρέψει στην αρχή του βρόχου.
\end_layout
\begin_layout Standard
Προτού ο κουρέας προλάβει να επιστρέψει στο sem_wait(&barberPillow) για
να κοιμηθεί, μπορεί ένα νήμα παραγωγής πελατών που βρισκόταν σε αναμονή
ξεκλειδώματος του barberChairEmpty, να προλάβει να αυξήσει το σημαφόρο
barberPillow.
Σε αυτή την περίπτωση το νήμα κουρέας θα μειώσει απευθείας το σημαφόρο
barberPillow, χωρίς να χρειαστεί να περιμένει (δηλαδή, δε θα κοιμηθεί).
Η συνθήκη που βλέπουμε παραπάνω καθιστά πιθανότερο το μήνυμα ύπνου να μην
εμφανίζεται όταν ένα νήμα παραγωγής πελατών έχει τρέξει το
\end_layout
\begin_layout Standard
customerMessage(id, check_on_barber);
\end_layout
\begin_layout Standard
Δεν εξασφαλίζει ωστόσο κάτι τέτοιο.
Κρίνω ότι η χρήση σημαφόρου θα ήταν υπερβολή.
\end_layout
\begin_layout Section*
Τυχαιότητα και η συναρτηση randWait()
\end_layout
\begin_layout Standard
Για να πετύχω τυχαίους χρόνους κοντά σε μια ζητούμενη διάρκεια, για κάθε
εργασία, (κούρεμα, προσέλευση στο κουρείο, ταχύτητα νυστάγματος), έγραψα
τη συνάρτηση randWait():
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset listings
inline false
status open
\begin_layout Plain Layout
void randWait(int approxSeconds){
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
std::this_thread::sleep_for(static_cast<std::chrono::milliseconds>
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
(approxSeconds * (rand() % 1000) ) );
\end_layout
\begin_layout Plain Layout
}
\end_layout
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Ο σπόρος τυχαιότητας (seed) για την rand() απαιτείται ως όρισμα κατά την
εκτέλεση του προγράμματος.
Εν τούτοις, φαντάζει άχρηστος, δεδομένου ότι ο μη ντετερμινισμός στους
χρονισμούς των παράλληλων νημάτων παραγωγής πελατών είναι αρκετός, ώστε
κάθε διαδοχική εκτέλεση, ακόμα και με τον ίδιο σπόρο τυχαιότητας, να διαφέρει
απο την προηγούμενη.
\end_layout
\begin_layout Section*
Λοιπά ζητήματα
\end_layout
\begin_layout Standard
Για τα μηνύματα των νημάτων παραγωγής πελατών, χρειάστηκε να δημιουργήσω
μια νέα συναρτηση customerMessage(int id, messageType message) (το messageType
είναι enum).
Αυτό επειδή κάθε χρήση του operator<< συνιστά ξεχωριστή κλήση της cout,
γι'αυτό και αρκετά μηνύματα κόβονταν στην μέση λόγω cout που εκτελούνταν
παράλληλα σε διαφορετικά νήματα.
Η λύση
\begin_inset CommandInset citation
LatexCommand cite
key "coutparallel"
\end_inset
ήταν απλή και ανευρέθηκε με αναζήτηση στο διαδίκτυο.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
Γενικά, τα απαιτούμενα ορίσματα, αυτά του αριθμού των θέσεων στην αίθουσα
αναμονής και του σπόρου τυχαιότητας, δεν επαρκούν για να εκθέσουν εύκολα
όλες τις διαφορετικές συνθήκες που μπορεί να επικρατούν στο μαγαζί.
\end_layout
\begin_layout Standard
Σε έναν υπολογιστή με τις προδιαγραφές του δικού μου, για παράδειγμα, δεν
υπάρχει τρόπος, μέσω ορισμάτων, να αυξομειωθεί αισθητά η συχνότητα που
ο κουρέας βρίσκει χρόνο να πάρει έναν υπνάκο.
Κάτι τέτοιο μπορεί, ωστόσο, να επιτευχθεί εύκολα, αυξομειώνοντας το όρισμα
της συνάρτησης randWait(), όταν καλείται μεταξύ της αναχώρησης ενός νέου
πελάτη, και της άφιξης του στο κουρείο.
Μικρομετατροπές για διευκόλυνση αφήνονται για αργότερα.
\end_layout
\begin_layout Standard
Στην παρούσα κατάσταση του κώδικά, αναμενόμενα πρέπει να είναι μικρά κυρίως
στυλιστικά παραπτώματα όπως η έλλειψη συνοχής στην ονοματοδοσία των μεταβλητών
(camelCase, under_score) και στην επιλογή μεταξύ mutexes και δυαδικών σημαφόρων.
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\begin_inset Newline newline
\end_inset
Ολόκληρο το αρχείο cpp υπάρχει στη διεύθυνση:
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset CommandInset href
LatexCommand href
target "https://github.com/thcloak/pardist/blob/master/sleepingbbq.cpp"
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Bibliography
\begin_inset CommandInset bibitem
LatexCommand bibitem
key "myprog"
\end_inset