Sistemas de Computa˘c~ao Jantar dos Fil osofos · so poder a mudar para o estado comendo se nenhum...
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Universidade Federal do Cear´ a Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia de Teleinform´ atica Sistemas de Computa¸ c˜ao Jantar dos Fil´ osofos Professor: Alexandre Coelho Aluna: Maria Luciene Lira Monteiro - 0316855 Fortaleza-CE, 28 de janeiro de 2013
Transcript of Sistemas de Computa˘c~ao Jantar dos Fil osofos · so poder a mudar para o estado comendo se nenhum...
Universidade Federal do CearaCentro de Tecnologia
Departamento de Engenharia de Teleinformatica
Sistemas de ComputacaoJantar dos Filosofos
Professor: Alexandre CoelhoAluna: Maria Luciene Lira Monteiro - 0316855
Fortaleza-CE, 28 de janeiro de 2013
Sumario
1 Objetivos 3
2 Metodologia 42.1 Materiais Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Estrategias utilizadas para a resolucao das atividades . . . . . . . . . . . . 4
2.2.1 Questao 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2.2 Questao 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Resultados 53.1 Questao 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Questao 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4 Analise dos Resultados 94.1 Questao 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2 Questao 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5 Conclusao 11
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Capıtulo 1
Objetivos
Esta pratica consiste em implementar o problema do jantar dos filosofos em C, usandouma thread Posix para modelar cada filosofo e um semaforo Posix para cada palito. Opadrao Posix IEEE 1003.1c (1995), mais conhecido como PThreads, busca definir umainterface padronizada para criacao e manipulacao de threads.
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Capıtulo 2
Metodologia
2.1 Materiais Utilizados
Para realizacao da pratica utilizamos um computador do laboratorio de informatica comdistribuicao Ubuntu.Foi disponibilizada a pratica onde continha um site que nos auxiliounos conceitos de Thread e Mutex.A compilacao do arquivo em c e foi feita via terminal.
2.2 Estrategias utilizadas para a resolucao das ativi-
dades
2.2.1 Questao 1
Jantar dos Filosofos com impasse - uso de semaforos,mutex.Repetir dentro da funcaophilosopher uma funcao qualquer,por exemplo: take-forks,para que os filosofos tentassempegar os garfos aos mesmo tempo.Portanto,ocorreria deadlock.
2.2.2 Questao 2
Jantar dos Filosofos sem impasse - uso de semaforos,mutex.Sem deadlock,alterada a funcaophilosopher para que os filosofos alternassem suas tarefas e cada um pudesse executa-laem seu devido tempo.Uso de dois arranjos ,um state e um semaforo para cada filosofo.
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Capıtulo 3
Resultados
3.1 Questao 1
Jantar dos Filosofos com impasse
#inc lude <s t d l i b . h>#inc lude <s t d i o . h>#inc lude <pthread . h>#inc lude <semaphore . h>
# de f i n e N 5# de f i n e LEFT ( i+N−1)%N# de f i n e RIGHT ( i +1)%N# de f i n e THINKING 0# de f i n e HUNGRY 1# de f i n e EATING 2# de f i n e TRUE 1
in t s t a t e [N ] ;sem t mutex ;sem t s [N ] ;p thread t thread1 , thread2 , thread3 , thread4 , thread5 ;
void t a k e f o r k s ( i n t i ) ;void pu t f o r k s ( i n t i ) ;
void t e s t ( i n t i ) ;void th ink ( i n t i ) ;
void eat ( i n t i ) ;
void ph i l o sophe r ( i n t i ) {
whi le (TRUE) {
th ink ( i ) ;t a k e f o r k s ( i ) ;t a k e f o r k s ( ( i +1)%N) ;eat ( i ) ;pu t f o r k s ( i ) ;pu t f o r k s ( ( i +1)%N) ;}}
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void t a k e f o r k s ( i n t i ) {
sem wait(&mutex ) ;s t a t e [ i ]=HUNGRY;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d HUNGRY\n” , i ) ;t e s t ( i ) ;sem post(&mutex ) ;sem wait(&s [ i ] ) ;
}
void pu t f o r k s ( i ) {
sem wait(&mutex ) ;s t a t e [ i ]=THINKING;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d THINKING\n” , i ) ;t e s t (LEFT) ;t e s t (RIGHT) ;sem post(&mutex ) ;}
void t e s t ( i ) {
i f ( s t a t e [ i ]==HUNGRY && s ta t e [LEFT] !=EATING && s ta t e [RIGHT] !=EATING) {s t a t e [ i ]=EATING;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d EATING\n” , i ) ;sem post(&s [ i ] ) ;}}
void th ink ( i n t i ) {s l e e p (1 ) ;r e turn ;}
void eat ( i n t i ) {s l e e p (1 ) ;r e turn ;}
void main ( ) {
i n t i r e t 1 , i r e t 2 , i r e t 3 , i r e t 4 , i r e t 5 ;i n t i ;i n t p [N] ;i n t s em in i t ( sem t ∗sem , i n t pshared , unsigned i n t va lue ) ;f o r ( i= 0 ; i < N ; i++ ) {s em in i t (&s [ i ] , 0 , 1) ;p [ i ] = i ;}s em in i t (&mutex , 0 , 1) ;
i r e t 1 = pthr ead c r ea t e ( &thread1 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 1 ] ) ;i r e t 2 = pthr ead c r ea t e ( &thread2 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 2 ] ) ;i r e t 3 = pthr ead c r ea t e ( &thread3 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 3 ] ) ;i r e t 4 = pthr ead c r ea t e ( &thread4 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 4 ] ) ;i r e t 5 = pthr ead c r ea t e ( &thread5 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 0 ] ) ;
p th r ead j o i n ( thread1 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread2 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread3 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread4 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread5 , NULL) ;
e x i t (0 ) ;}
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3.2 Questao 2
Jantar dos Filosofos sem impasse
#inc lude <s t d l i b . h>#inc lude <s t d i o . h>#inc lude <pthread . h>#inc lude <semaphore . h>
# de f i n e N 5# de f i n e LEFT ( i+N−1)%N# de f i n e RIGHT ( i +1)%N# de f i n e THINKING 0# de f i n e HUNGRY 1# de f i n e EATING 2# de f i n e TRUE 1
in t s t a t e [N ] ;sem t mutex ;sem t s [N ] ;p thread t thread1 , thread2 , thread3 , thread4 , thread5 ;
void t a k e f o r k s ( i n t i ) ;void pu t f o r k s ( i n t i ) ;
void t e s t ( i n t i ) ;void th ink ( i n t i ) ;
void eat ( i n t i ) ;
void ph i l o sophe r ( i n t i ) {
whi le (TRUE) {
th ink ( i ) ;t a k e f o r k s ( i ) ;eat ( i ) ;pu t f o r k s ( i ) ;}}
void t a k e f o r k s ( i n t i ) {
sem wait(&mutex ) ;s t a t e [ i ]=HUNGRY;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d HUNGRY\n” , i ) ;t e s t ( i ) ;sem post(&mutex ) ;sem wait(&s [ i ] ) ;
}
void pu t f o r k s ( i ) {
sem wait(&mutex ) ;s t a t e [ i ]=THINKING;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d THINKING\n” , i ) ;t e s t (LEFT) ;t e s t (RIGHT) ;sem post(&mutex ) ;}
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void t e s t ( i ) {
i f ( s t a t e [ i ]==HUNGRY && s ta t e [LEFT] !=EATING && s ta t e [RIGHT] !=EATING) {s t a t e [ i ]=EATING;p r i n t f ( ” ph i l o sophe r %d EATING\n” , i ) ;sem post(&s [ i ] ) ;}}
void th ink ( i n t i ) {s l e e p (1 ) ;r e turn ;}
void eat ( i n t i ) {s l e e p (1 ) ;r e turn ;}
void main ( ) {
i n t i r e t 1 , i r e t 2 , i r e t 3 , i r e t 4 , i r e t 5 ;i n t i ;i n t p [N] ;i n t s em in i t ( sem t ∗sem , i n t pshared , unsigned i n t va lue ) ;f o r ( i= 0 ; i < N ; i++ ) {s em in i t (&s [ i ] , 0 , 1) ;p [ i ] = i ;}s em in i t (&mutex , 0 , 1) ;
i r e t 1 = pthr ead c r ea t e ( &thread1 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 1 ] ) ;i r e t 2 = pthr ead c r ea t e ( &thread2 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 2 ] ) ;i r e t 3 = pthr ead c r ea t e ( &thread3 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 3 ] ) ;i r e t 4 = pthr ead c r ea t e ( &thread4 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 4 ] ) ;i r e t 5 = pthr ead c r ea t e ( &thread5 , NULL, ( void ∗) ph i lo sopher , ( i n t ∗)p [ 0 ] ) ;
p th r ead j o i n ( thread1 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread2 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread3 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread4 , NULL) ;p th r ead j o i n ( thread5 , NULL) ;
e x i t (0 ) ;}
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Capıtulo 4
Analise dos Resultados
4.1 Questao 1
Observando a figura a seguir,chegamos a conclusao que ocorre deadlock.
Figura 4.1: Jantar dos Filosofos - Com Deadlock
4.2 Questao 2
Observando a figura a seguir,chegamos a conclusao que esta versao permite o maximoparalelismo a um numero arbitrario de filosofos.Ela usa um arranjo,state,para controlar seum filosofo esta comendo,pensando ou faminto(tentando pegar garfos).Assim,um filosofoso podera mudar para o estado comendo se nenhum dos vizinhos estiver comendo.O
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programa se utiliza tambem de um arranjo de semaforos,um por filosofo,assim,filosofosfamintos podem ser bloqueados se os garfos necessarios estiverem sendo usados.
Figura 4.2: Jantar dos Filosofos - Sem Deadlock
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Capıtulo 5
Conclusao
Concluimos a importancia da utilizacao dos semaforos e que estes podem evitar dead-locks,como no classico problema do jantar dos filosofos em que seu uso foi definitivo parao entendimento do paralelismo,o qual foi possıvel atribuir a varios processos suas respec-tivas atividades em tempo estimado e sem que um intervisse no processo do outro.
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Referencias Bibliograficas
[1] Material disponibilizado no site da disciplina.
[2] Sistemas Operacionais Modernos ,Andrew S. Tanenbaum.
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