Comunicación y sincronización

2.3.  Semáforos en Linux


Linux ofrece una implementación de semáforos POSIX dentro de su reperto-
rio de llamadas al sistema. En este subapartado presentamos una descripción
básica de la interfaz de llamadas al sistema y de cómo utilizarlos dentro de los
programas. Aunque la implementación ofrece semáforos con nombre (accesi-
bles a través del sistema de ficheros) y semáforos sin nombre (accesibles por
medio de la memoria compartida), en este subapartado nos centraremos en
los semáforos sin nombre y que serán utilizados por flujos de ejecución que
pertenezcan a un mismo proceso (por lo tanto, comparten el espacio lógico
de memoria).


POSIX ofrece el tipo de datos sem_t para declarar variables de tipo semáforo.
La interfaz de llamadas al sistema es la siguiente (observad que el parámetro
de tipo semáforo se pasa por referencia):


•  int sem_init (sem_t * sem, int pshared, unsigned int value):
    inicializa el semáforo al valor indicado. En el parámetro pshared especifi-
    caremos el valor 0.


•  int sem_wait(sem_t *sem): análoga a la explicada en el subapartado
    anterior.


•  int sem_post(sem_t *sem): es la equivalente a la operación sem_signal
    explicada en el subapartado anterior.

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GNUFDL • PID_00214803                                                                                  23                                                                                         Comunicación y sincronización

Las tres llamadas devuelven 0 en caso de poderse realizar correctamente y -1
en caso de error. Un posible error está relacionado con la recepción de señales
software (apartado 3.2).

Como ejemplo, la figura 23 muestra un programa10 que emula el funciona-                                 (10)Para generar el ejecutable co-
miento de un motor de explosión de cuatro tiempos. Para hacerlo, crea cuatro                            rrespondiente hay que utilizar la
                                                                                                        biblioteca de pthreads (parámetro
flujos de ejecución que se sincronizan utilizando semáforos para garantizar                             de compilación -pthread).
que la ordenación de los tiempos sea la correcta (admisión, compresión, ex-
plosión y escape). Notad que uno de los semáforos ha sido inicializado en 1
para permitir que el flujo Admisión pueda "arrancar" el motor.


    #include <semaphore.h>
    #include <pthread.h>

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>


    sem_t sync_tiempo[4];


    char *name[4]={"Admisión", "Compresión", "Explosión", "Escape"};


    /* Código común para los cuatro tiempos.
       En función del parámetro "par", cada uno imprimirá un mensaje
       y determinará qué semáforos utiliza

    */


    void *tiempo(void *par)

    {
      int t = (int) par;


      while (1) {
        if (sem_wait(&sync_tiempo[t]) < 0) error();


        printf("%d %s\n", t, name[t]);
        sleep(rand() % 4); /* Retraso aleatorio */


        if (sem_post(&sync_tiempo[(t+1)%4]) < 0) error();
      }
    }


    int main()

    {
      int i;
      pthread_t th[4];


      /* Sincronismo Escape -> Admisión. Inicializado en 1 */
      if (sem_init(&sync_tiempo[0], 0, 1) < 0) error();

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GNUFDL • PID_00214803                                                                                  24                                                                                         Comunicación y sincronización


      /* Sincronismo Admisión -> Compresión */
      if (sem_init(&sync_tiempo[1], 0, 0) < 0) error();

      /* Sincronismo Compresión -> Explosión */
      if (sem_init(&sync_tiempo[2], 0, 0) < 0) error();
      /* Sincronismo Explosión -> Escape */

      if (sem_init(&sync_tiempo[3], 0, 0) < 0) error();


      /* Creación de threads */

      for (i=0; i<4; i++)
        if (pthread_create(&th[i], NULL, tiempo, (void*)i) < 0) error();


      /* Espera la muerte de los threads */
      for (i=0; i<4; i++)

        if (pthread_join(th[i], NULL) < 0) error();


      return(0);

    }


Figura 23. Programa de ejemplo que utiliza semáforos POSIX en Linux.