Semafory i pamięć wspólna

Zadanie 4 - Semafory i pamięć wspólna

(wersja wstępna) Celem ćwiczenia jest zaprezentowanie działania semaforów w celu ograniczenia dostępu kilku procesów do wspólnej sekcji krytycznej. Można w tym celu zilustrować problem pięciu filozofów (opisany m.in. w "Programowanie współbieżne - Ben Ari") lub napisać dowolny inny program działający według scenariusza, w którym kilka procesów próbuje kilkakrotnie wejść do sekcji krytycznej, np. w celu modyfikacji pewnej wspólnej zmiennej (tworzonej z użyciem pamięci współdzielonej).

W celu najlepszego zobrazowania tego, co się dzieje, przed i po wywołaniach funkcji zajmujących i zwalniających semafor powinny znaleźć się wywołania funkcji printf, drukującej na standardowe wyjście informacje o tym, co dany proces zrobił lub zamierza zrobić (np. próbuje zająć semafor lub informuje, że mu się to właśnie udało).

Inny sposób wykonania programu to utworzenie w pamięci współdzielonej bufor danych wykorzystywanego przez kilka procesów -- jedne z nich zapisują do bufora pewne informacje, inne odczytują je i drukują na standardowym wyjściu, korzystając z semaforów w celu synchronizacji dostępu.

Szczególną uwagę należy zwrócić na sposób synchronizacji procesów, tzn. sposób przekazania informacji, że pierwszy proces zapisał informacje do bufora, wobec czego drugi proces może je z tego bufora odczytać.

Szczegółowe propozycje projektów:

Pięciu filozofów
Wspólną pamięć należy w procesach wykorzystać do trzymania stanu grupy procesów, na przykład definiując ją jako char stan[6]="mmmmm";. Każdy z filozofów modyfikuje wyłącznie jeden ustalony bajt pamięci wspólnej (np. filozof 2 zapisuje swój stan za pomocą jednego znaku w stan[2]). Każdy filozof zapisuje tam co aktualnie robi - czy medytuje, czy czeka/będzie czekał na widelce, czy je. Każdy z filozofów informuje też na ekran co ma zamiar zrobić (np. że wqłaśnie rozpoczyna jedzenie), przy okazji drukując też stan pozostałych.
Konto bankowe
Kilka procesów dostaje się do wspólnego konta - komórki pamięci wspólnej, dokonując wpłat i wypłat. Można uruchomić na przykład 5 procesów, z których dwa będą próbowały 100 razy wypłacić 300 zł z konta, a 3 -- stukrotnie wypłacić po 200 zł z konta. Zakładając jakąś wartość początkową, stan końcowy konta też powinien być przewidywalny. Operacja wpłaty/wypłaty powinna być zrealizowana z losowym czasem trwania np. w taki sposób:
```
	i = *konto;
	i += 200;
	printf("wpłacam 200 na konto, stan konta: %d\n", i);
	usleep(... losowy czas od 0.1 do 0.5 sekundy);
	*konto = i;
```
z zachowaniem odpowiednich mechanizmów ochrony dostępu do sekcji krytycznej. Podobnie jak w problemie filozofow można dodatkowo stworzyć zmienną stanu (tym razem jednak tablicę kilku liczb typu int, a nie znaków), w której każdy proces będzie zwiększał swoją komórkę, zaznaczając ile razy był w sekcji krytycznej (dokonał wpłaty lub wypłaty).