7. Монитор Хоара7.1. Общее описание

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.2. Пример
monitor Буфер;
сonstant ДлинаБуфера = 100; var СамБуфер: array[1..ДлинаБуфера] of Данное;
var СчетчикЗаписей: integer;
procedure Записать(d: Данное);
begin
...
end;
function Прочитать(): Данное;
begin
...
end;
begin
СчетчикЗаписей:= 0;
end Буфер.

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
Обеспечивается взаимное исключение доступа к ресурсам, описанным в мониторе (Буфер.Записать(D) и Буфер.Прочитать()- не могут выполняться одновременно)
Управление ОчередьДоступа (например, FIFO) обеспечивает очередность доступа процессов к монитороу
7.3. Процедура доступа
Поставщик
Буфер
procedure Записать
function Прочитать
Потребитель
Записать(D)
D:=Прочитать

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.4. Процедура доступа
monitor Буфер;
. . .
procedure Записать(d: Данное);
begin
...
end;
function Прочитать(): Данное;
begin
...
end;
begin
СчетчикЗаписей:= 0;
end Буфер.
Поставщик:
loop
D:= Производство();
Буфер.Записать(D);
endloop.
Потребитель:
loop
D:= Буфер.Прочитать();
Обработка(D);
endloop.

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.4. Сигналы
Операции над сигналами:
Сигнал S = new Сигнал();
wait(S):
поставить активный процесс в очередь, связанную с сигналом S
send(S):
первый процесс из очереди S ставится в очередь готовых;
check(S):Integer:
возвращает кол-во процессов, ждущих в очереди S
Тип данных: type Сигнал

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.5. Использование сигналов в мониторе
var Полон, Пуст: Сигнал;
procedure Записать(d: Данное);
begin
if(СчетчикЗаписей => ДлинаБуфера) then
wait(Полон)
endif
ЗаписатьДанноеВБуфер(d);
СчетчикЗаписей:= СчетчикЗаписей + 1;
send(Пуст)
end;

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
function Прочитать(): Данное
begin
if(СчетчикЗаписей = 0) then
wait(Пуст)
endif
Прочитать:= ЧтениеЗаписиИзБуфера();
СчетчикЗаписей:= СчетчикЗаписей - 1;
send(Полон)
end;
7.5. Использование сигналов в мониторе

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
Поставщик
Буфер
var Полон,
Пуст: Сигнал;
procedure Записать
function Прочитать
Потребитель
Записать(D)
D:=Прочитать
7.6. Очереди, связанные с монитором

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.6.1. Почему сигналы?
Допустим, сигналов нет. Тогда просматриваются только два способа ожидания возможности доступа к монитору
Процесс «сам анилизирует» возможность доступа и «стучится» в монитор до тех пор, пока туда не попадет

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.6.1.1. Почему сигналы?
Процесс I
Монитор
function Действие: boolean;
. . .
if(действиеВыполнено)
return true;
else
return false;
While(!Действие)
Процесс J
While(!Действие)
Плохо – приложение берет на себя функции платформы по распределению ресурса между процессами; приложения пишут разные люди, у которых разные интересы

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.6.1.2. Почему сигналы?
2.Процесс «сам анилизирует» возможность доступа и «засыпает» на некоторое время (платформа предоставляет возможность «заснуть» на время t - sleep(t):
while(!Действие){
sleep(t);
}
Еще хуже
a - Увеличивается latency
b - Можно «потерять» момент
освобождения монитора
t
Latency (a)
Разрешение доступа
Запрос от другого процесса (b)

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7. Пример 1 - задача «Читатели-Писатели»
Информационный
фонд
П1
П2
ПN
Ч1
Ч2
ЧM
M Читателей и N Писателей получают доступ к Информационному Фонду
Реализовать механизм, позволяющий обеспечить следующее условие:
в каждый момент времени могут работать
не более одного Писателя или не более M
Читателей

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7.1. Схема реализации
monitor ЧП;
var МожноЧитать,
МожноПисать: Сигнал; КтоТоПишет: boolean;
Читатели: 0..M;
procedure НачалоЧтения;
procedure КонецЧтения;
procedure НачалоЗаписи;
procedure КонецЗаписи;
begin
КтоТоПишет:= false;
Читатели:= 0;
end ЧП.
Читатель:
loop
ЧП.НачалоЧтения();
РаботаСФондомЧ();
ЧП.КонецЧтения();
РазноеЧ;
endloop.
Писатель:
loop
ЧП.НачалоЗаписи();
РаботаСФондомП();
ЧП.КонецЗаписи();
РазноеП;
endloop.

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7.2. Начало чтения
procedure НачалоЧтения();
begin
if(КтоТоПишет)or(check(МожноПисать)>0) then wait(МожноЧитать)
endif
Читатели:= Читатели + 1;
send(МожноЧитать)
end;

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7.3. Конец чтения
procedure КонецЧтения();
begin
Читатели:= Читатели - 1;
if(Читатели = 0) then
send(МожноПисать)
endif
end;

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7.4. Начало записи
procedure НачалоЗаписи();
begin
if(Читатели > 0)or(КтоТоПишет) then
wait(МожноПисать)
endif;
КтоТоПишет:= true;
end;

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.7.5. Конец записи
procedure КонецЗаписи();
begin
КтоТоПишет:= false; if(check(МожноЧитать) > 0) then
send(МожноЧитать)
else
send(МожноПисать)
endif;
end;

7. Монитор
Сидельников В.В. [e-mail] 2005 v.01
7.8. Пример 2 - реализация механизма семафоров через монитор
monitor Семафор;
var Счетчик: 0..1;
S: Сигнал;
procedure P;
begin
if(Счетчик = 0) then
wait(S)
endif;
Счетчик = 0;
end;
procedure V;
begin
Счетчик:= 1;
send(S);
end;
begin
Счетчик:= 1;
end Семафор.