Guião 6: Sincronização com semáforos

Objetivos

No final deste guião, deverá ser capaz de:

• Coordenar tarefas utilizando semáforos
• Simular comportamento de mutexes com semáforos

Requisitos

• Sistema operativo Linux Ubuntu 20.04 LTS (se não o tiverem disponível no vosso computador pessoal, podem utilizar os computadores do laboratório).

Coordenação entre tarefas utilizando semáforos

1. Faça clone deste reposítório e analise o programa barbeiro.c. Este programa implementa o problema do barbeiro em sincronização de tarefas:

   • Um barbeiro corta o cabelo de um cliente de cada vez
   • Os clientes têm 5 cadeiras para esperarem a sua vez após entrarem na loja

2. Tendo em conta a análise do programa, para que servem os semáforos SemaforoClientes e SemaforoBarbeiro ?

3. Por que razão é necessário o trinco mutex ?

4. Abra o ficheiro estacionamento.c. Nele encontra-se uma implementação do problema do estacionamento dado nas aulas teóricas, exceto as funções entrarNoParque() e sairDoParque().

5. Complete a implementação do problema recorrendo a semáforos de modo a que fique correto do ponto de vista da sincronização de tarefas. Faça uso da biblioteca <semaphore.h>.

6. Abra agora o ficheiro estacionamento2.c e extenda a funcionalidade do programa para o seguinte caso:

   • Existêm 3 tipos de utilizadores do parque: docentes, funcionários e alunos
   • Enquanto há lugares livres, a ordem de entrada é por ordem de chegada.
   • Quando o parque fica cheio, é dada prioridade à entrada de docentes, depois funcionários e por final alunos.

   Para tal implemente novamente as funções entrarNoParque() e sairDoParque() bem como adicione as estruturas de dados necessárias.

7. Observe uma execução correta do programa

Conclusão

Neste guião vimos como funcionam os semáforos e como podem ser utilizados para coordenar tarefas.

Uma tarefa que pretenda aceder a uma secção crítica ou fazer uso de um recurso limitado chama sem_wait:

• Caso o valor do semáforo esteja a 0 a tarefa é colocada na fila e bloqueia-se à espera
• Caso o valor do semáforo seja superior a 0: decrementa o valor e procede a execução

Após a secção crítica ou a libertação do recurso limitado a tarefa chama sem_post:

• Se existirem tarefas à espera na fila do semáforo, acorda a primeira
• Caso contrário incrementa o valor do semáforo

Agora pode aplicar estes conhecimentos noutros projetos, que necessitem de acessos a recursos partilhados e limitados.