Τι είναι το εμπόδιο στο λειτουργικό σύστημα;

Σε ένα λειτουργικό σύστημα, ένα εμπόδιο είναι ένα πρωτόγονο συγχρονισμού που εξασφαλίζει ότι ένα σύνολο νημάτων ή διαδικασιών φτάνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο στην εκτέλεση τους πριν από την επιτροπή οποιουδήποτε από αυτούς να προχωρήσει πέρα από αυτό το σημείο. Σκεφτείτε το σαν πύλη:ο καθένας πρέπει να φτάσει στην πύλη πριν ανοίξει, επιτρέποντας σε όλους να προχωρήσουν ταυτόχρονα (ή με συντονισμένο τρόπο ανάλογα με την ειδική εφαρμογή του φραγμού).

Εδώ είναι μια κατανομή:

* Σκοπός: Τα εμπόδια εμποδίζουν τις συνθήκες της φυλής και διασφαλίζουν ότι ορισμένες λειτουργίες εκτελούνται με συγκεκριμένη σειρά, ακόμη και με ταυτόχρονη εκτέλεση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν ασχολείσαι με κοινούς πόρους ή δεδομένα όπου η σειρά των εργασιών έχει σημασία για την ορθότητα.

* Πώς λειτουργεί: Κάθε νήμα/διαδικασία που συμμετέχει στο φράγμα καλεί μια λειτουργία φραγμού. Αυτή η λειτουργία εμποδίζει το νήμα μέχρις ότου ένας καθορισμένος αριθμός νημάτων/διαδικασιών κάλεσε τη λειτουργία φραγμού. Μόλις επιτευχθεί αυτή η μέτρηση, όλα τα νήματα/διαδικασίες αναμονής απελευθερώνονται ταυτόχρονα (ή σύμφωνα με μια καθορισμένη στρατηγική).

* Χρήση περιπτώσεων:

* παράλληλοι υπολογισμοί: Commonly used in parallel algorithms where a group of threads perform independent computations and then need to synchronize before combining their results.

* αγωγοί πολλαπλών σταδίων: Χρησιμοποιείται στην επεξεργασία αγωγών όπου ένα στάδιο περιμένει να τελειώσει όλα τα προηγούμενα στάδια πριν ξεκινήσει.

* Συγχρονισμός σε προσομοιώσεις: Εξασφαλίζει ότι τα διάφορα μέρη μιας προσομοίωσης προχωρούν σε συγχρονισμό.

* Τύποι φραγμών:

* Απλό φράγμα: Ένα βασικό εμπόδιο όπου όλα τα νήματα/διαδικασίες πρέπει να φτάσουν στο φράγμα πριν από οποιοδήποτε μπορεί να προχωρήσει.

* φράγμα μέτρησης: Ένα πιο ευέλικτο φράγμα όπου ένας συγκεκριμένος αριθμός νημάτων/διαδικασιών (όχι απαραίτητα όλων) πρέπει να φτάσει στο φράγμα πριν από την απελευθέρωση.

* Εφαρμογή: Τα εμπόδια μπορούν να εφαρμοστούν χρησιμοποιώντας διάφορα πρωταρχικά πρωτόγονα συγχρονισμού, όπως σηματοφόρα, mutexes και μεταβλητές κατάστασης. Η συγκεκριμένη εφαρμογή εξαρτάται από το λειτουργικό σύστημα και τις απαιτήσεις της εφαρμογής.

Παράδειγμα Σενάριο:

Φανταστείτε έναν παράλληλο αλγόριθμο επεξεργασίας εικόνας όπου πολλαπλά νήματα κάθε διαδικασία ένα τμήμα της εικόνας. Θα χρησιμοποιηθεί ένα φράγμα μετά από κάθε στάδιο επεξεργασίας για να διασφαλιστεί ότι όλα τα νήματα έχουν τελειώσει την επεξεργασία των εξαρτημάτων τους πριν ξεκινήσει το επόμενο στάδιο. Αυτό εμποδίζει ένα μεταγενέστερο στάδιο από τη λειτουργία σε ελλιπή δεδομένα.