O gerenciamento da integridade das informações compartilhadas depende muito da sincronização do processo. Para lidar com problemas de seção crítica, soluções de software e hardware estão disponíveis. As soluções de hardware para o problema da seção crítica, por outro lado, são extremamente difíceis de executar. Vamos examinar e contrastar Mutex e Semaphore, duas soluções de aplicativo para lidar com problemas de seção crítica.
Mutex vs Semaphore
A diferença entre um mutex e um semáforo é que um semáforo é um processo de sinalização, o que significa que os processos usam wait () e signal () para indicar se estão obtendo ou liberando um recurso, enquanto um mutex é um método bloqueável, o que significa que se uma operação deseja obter um recurso, ela deve primeiro adquirir o bloqueio no objeto mutex.
Mutex significa Objeto de Exclusão Mútua. É um tipo de semáforo binário usado para restringir o acesso a um recurso compartilhado. Para evitar preocupações prolongadas de inversão de prioridade, ele apresenta um mecanismo de herança de prioridade. Ele permite que os trabalhos de alta prioridade existentes sejam bloqueados pelo menor tempo possível. A herança de prioridade, por outro lado, não corrige a inversão de prioridade; em vez disso, reduz seu impacto.
O semáforo é uma variável não negativa mantida entre os threads. Um semáforo é um mecanismo de sinalização e outro encadeamento pode sinalizar um encadeamento que está esperando por um semáforo. Para a sincronização do processo, ele emprega dois procedimentos atômicos: () espera e () sinal. Dependendo de como está configurado, um semáforo permite ou impede o acesso ao recurso.
Tabela de comparação entre Mutex e Semaphore
| Parâmetros de comparação | Mutex | Semáforo |
| Mecanismo | É um sistema de bloqueio. | É algum tipo de sistema de sinalização. |
| Propósito | O tópico é representado pelo mutex. | Os processos são representados por semáforo. |
| Natureza | Mutex é geralmente atômico e singular. | O semáforo é de natureza atômica, mas não singular. |
| Tipo de dados | Mutex nada mais é do que um software. | Um semáforo é uma variável com um valor inteiro. |
| Tipos | Mutex não possui nenhum subtipo. | Semáforos de contagem e binários são dois tipos de semáforos. |
| Modificação | Somente o processo que pode solicitar ou liberar um recurso pode modificá-lo. | Um semáforo pode ser modificado usando as funções de espera e sinal. |
O que é Mutex?
Exclusão mútua é um termo usado para descrever uma situação Mutex é um nome curto para o objeto. Podemos deduzir da palavra exclusão mútua que apenas um programa de cada vez tem acesso a um recurso específico. O objeto mutex permite que muitos threads de aplicativo acessem o mesmo recurso ao mesmo tempo, apenas um por vez.
Sempre que um programa solicita um recurso ao sistema, o sistema cria um objeto mutex com uma identidade ou ID exclusiva. Como resultado, sempre que o programa deseja utilizar esse recurso, ele bloqueia o objeto. O programa então usa o recurso antes de finalmente liberar o objeto mutex. O objeto mutex pode então ser criado e usado por outros programas da mesma maneira.
Ao bloquear o objeto, esse recurso específico é atribuído a esse processo específico e nenhum outro processo pode usá-lo. Como resultado, nenhum outro programa tem permissão para usar os recursos do sistema na área crucial. Um objeto mutex pode ser usado para realizar a sincronização do processo dessa maneira.
Um mutex permite a exclusão mútua; tanto como produtor quanto como consumidor pode ter a chave (mutex) e continuar trabalhando. O consumidor deve esperar enquanto o buffer do produtor estiver preenchido e vice-versa.
O que é semáforo?
O semáforo é uma variável inteira S que é usada para sincronização de processos e é inicializada com o número de recursos no sistema. Para modificar o valor de S, ele emprega duas funções principais: wait () e signal (). Ambas as funções são usadas para alterar o valor de um semáforo, mas permitem que apenas um programa faça isso por vez; portanto, dois métodos não podem alterar o valor de um semáforo ao mesmo tempo. Semáforos de contagem e semáforos binários são os dois tipos de semáforos.
A variável semáforo é inicializada primeiro com o número de recursos disponíveis durante a contagem dos semáforos. O método wait () é então executado sempre que um processo requer um recurso, e o valor da variável semáforo é reduzido em um. O processo então usa o recurso, após o qual chama o método signal (), que aumenta o valor da variável do semáforo em um. Sempre que o valor da variável semáforo chegar a 0, ou seja, quando o programa tiver esgotado todos os recursos e nenhum sobrar para utilizar, então, se outro processo necessitar utilizar recursos, terá que aguardar o seu tempo. Estabelecemos a sincronização do processo desta maneira.
Em Semáforos Binários, o valor da variável do semáforo é 0 ou 1. Quando um processo deseja utilizar um recurso, o método wait () é invocado e o valor do semáforo é ajustado para 0 de 1. O processo então torna uso do recurso, e depois de feito, o método signal () é chamado, e o valor da variável semáforo é definido como 1. Se o valor da variável semáforo é 0 em um determinado ponto no tempo, e outro programa deseja para acessar o mesmo recurso, é necessário aguardar o programa anterior para liberar os recursos. A sincronização do processo pode ser executada desta maneira. É comparável a um mutex, mas não bloqueia nada.
Principais diferenças entre Mutex e Semaphore
Conclusão
Se houver várias instâncias de um recurso disponível, o Semaphore é uma alternativa melhor. Mutex é uma escolha preferível quando há apenas um recurso compartilhado. O semáforo permite que muitos threads acessem a região crucial. As máquinas não afetam os semáforos. Os semáforos são tratados no código independente da máquina do microkernel. Nunca há perda de tempo de processo ou recursos porque há sempre uma espera ocupada no semáforo. Eles também permitem flexibilidade no gerenciamento de recursos, enquanto os Mutexes nada mais são do que bloqueios simples que devem ser obtidos antes de atingir uma área vital e, em seguida, liberados, mas no Mutex o método padrão pode resultar em um estado de espera ocupado, desperdiçando o tempo da CPU. Além disso, ele não pode ser bloqueado ou desbloqueado em um contexto diferente daquele em que foi adquirido.
