Problemi di cooperazione nel modello a memoria comune

Problemi di cooperazione nel modello a memoria comune

IV) Scrivere una applicazione concorrente che implementi il problema Produttore/Consumatore nella variante che prevede più produttori e consumatori e l'impiego di un pool di buffer di memoria.

Descrizione: Il programma seguente implementa il problema dei Produttori/Consumatori (più di uno) nel caso in cui essi si contendano un pool di buffer organizzato come semplice vettore, posto che ad essi si applichino i seguenti vincoli:

il consumo di un singolo buffer di memoria comune (l'insieme del pool è allocato dal processo padre) da parte di un processo consumatore non può avvenire se non dopo che almeno un processo produttore vi abbia depositato un contenuto, e all'atto del consumo tale contenuto viene cancellato.

un processo produttore non può depositare in un buffer di memoria comune un nuovo contenuto se non è disponibile alcun buffer libero.

A garanzia della consistenza del contenuto del buffer condiviso, processi consumatori e processi produttori, globalmente, devono accedere al singolo buffer in mutua esclusione, tuttavia l'accesso al pool di buffer nella sua totalità avviene comunque in concorrenza.

 Semafori.H (L'implementazione è quella indicata per il programma I)

#include <sys/types.h> 

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

void Init_Sem(int, int);          //Inizializza Semaforo

void Wait_Sem(int, int);        //Wait su Semaforo

void Signal_Sem(int, int);     //Signal su Semaforo

int Awaiting_Sem(int, int);    //Restituisce il numero di processi in attesa su Semaforo

 Prod_Cons_Vector.H

#include <stdio.h>

#include "semafori.h"

#define DIM_VECTOR 4         //Cardinalità del vettore

#define VUOTO 0        //Stati del singolo buffer del vettore

#define IN_USO 1

#define PIENO 2

typedef struct Vector;

void Init_Vector(Vector*);      //Inizializza il vettore

void Init_Semafori_Vector(int);                                //Inizializza i semafori

int Richiesta_Produzione_Vector(Vector*, int);       //Richiesta di un buffer libero per la produzione

void Produzione_Vector(int, char, Vector*); //Produzione di un carattere nel vettore

void Rilascio_Produzione_Vector(int, Vector*, int);           //Rilascio di un buffer pieno

int Richiesta_Consumo_Vector(Vector*, int);                      //Richiesta di un buffer pieno per il consumo

char Consumo_Vector(int, Vector*);  //Consumo di un carattere dal vettore

void Rilascio_Consumo_Vector(int, Vector*, int);  //Rilascio di un buffer vuoto

 Prod_Cons_Vector.C

#include "prod_cons_vector.h"

#define SPAZIO_DISPONIBILE 0      //Definizione di MACRO per l'accesso ai semafori

#define MESSAGGIO_DISPONIBILE 1

#define MUTEX_PROD 2

#define MUTEX_CONS 3

#define INITIALIZE(S,V) Init_Sem(ID_Sem,S,V)

#define WAIT(S) Wait_Sem(ID_Sem,S)

#define SIGNAL(S) Signal_Sem(ID_Sem,S)

void Init_Vector(Vector* V)

void Init_Semafori_Vector(int ID_Sem)

int Richiesta_Produzione_Vector(Vector* V, int ID_Sem)

V->stato[i]=IN_USO;

SIGNAL(MUTEX_PROD);

printf('Buffer %d in uson', i);

return i;

void Produzione_Vector(int i, char value, Vector* V)

void Rilascio_Produzione_Vector(int i, Vector* V, int ID_Sem)

int Richiesta_Consumo_Vector(Vector* V, int ID_Sem)

V->stato[i]=IN_USO;

SIGNAL(MUTEX_CONS);

printf('Buffer %d in uson', i);

return i;

char Consumo_Vector(int i, Vector* V)

void Rilascio_Consumo_Vector(int i, Vector* V, int ID_Sem)

 Programma IV.C

#include <stdio.h>         

#include <sys/shm.h>     

#include <sys/wait.h>         

#include 'prod_cons_vector.h'

#define DIM sizeof(Vector) //Dimensione dell'area di memoria condivisa

#define NUM_PROD 3    //Numero di processi produttori

#define NUM_PRODUZ 5     //Numero di produzioni per ogni processo produttore

#define NUM_CONS 5     //Numero di processi consumatori

#define NUM_CONSUM 3     //Numero di consumi per ogni processo consumatore

void main()

Ptr_Buf=(Vector*)shmat(ID_Buf, 0, 0); //Il segmento allocato viene annesso al segmento dati

//del processo al primo indirizzo disponibile così come

//specificato dal sistema

if (Ptr_Buf==(Vector*)-1)

Init_Vector(Ptr_Buf); //Inizializzazione del Vettore

//----- CREAZIONE SEMAFORI -----

key_t Key_Sem=IPC_PRIVATE; //Chiave del semaforo/i

int ID_Sem; //Identificatore del semaforo/i

ID_Sem=semget(Key_Sem, 4, IPC_CREAT|0664); //Viene allocato un gruppo di semafori di cardinalità 4,

//viene associato al gruppo un ID e viene creata una

//struttura dati ausiliaria che consenta di gestirlo

//RW per User, RW per Gruppo, R only per Others

if (ID_Sem==-1)

Init_Semafori_Vector(ID_Sem); //Inizializzazione dei semafori

//----- GENERAZIONE FIGLI PRODUTTORI -----

for(i=0; i<NUM_PROD; i++) else if (!pid)

exit(0); //Il figlio Produttore termina correttamente

}

} //End For NUM_PROD

//----- GENERAZIONE FIGLI CONSUMATORI -----

for(i=0; i<NUM_CONS; i++) else if (!pid)

exit(0); //Il figlio Consumatore termina correttamente

}

} //End For NUM_CONS

//----- SINCRONIZZAZIONE DEL PADRE CON I FIGLI -----

for(i=0; i<NUM_PROD+NUM_CONS; i++)

//----- RILASCIO MEMORIA CONDIVISA E SEMAFORO -----

shmctl(ID_Buf, IPC_RMID, 0);

semctl(ID_Sem, 0, IPC_RMID);