Общие ресурсы

Связные задачи

Взаимное согласование задач с помощью сообщений является одним из важнейших принципов операционных систем реального времени. Здесь можно встретить такие понятия, как сообщение (message), почтовый ящик (mail box), сигнал (signal), событие (event), прокси (proxy) и т. п. Один и тот же термин для разных ОСРВ может обозначать разные вещи. Объем информации, передаваемой в сообщении, может меняться от одного бита до всей свободной емкости памяти системы. Во многих ОСРВ компоненты операционной системы, также как и пользовательские задачи, способны принимать и передавать сообщения. Сообщения могут быть асинхронными и синхронными. В первом случае доставка сообщений задаче производится после того, как она в плановом порядке получит управление, а во втором случае циркуляция сообщений оказывает непосредственное влияние на планирование задач. Например, задача, пославшая какое-либо сообщение, немедленно блокируется, если для продолжения работы ей необходимо дождаться ответа, или если низкоприоритетная задача шлет высокоприоритетной задаче сообщение, которого последняя ожидает, то высокоприоритетная задача (если, конечно, используется приоритетная многозадачность с вытеснением) немедленно получит управление. Иногда сообщения передаются через буфер определенного размера (почтовый ящик). При этом, как правило, новое сообщение затирает старое, даже если последнее не было обработано.

Однако наиболее часто используется принцип, когда каждая задача имеет свою очередь сообщений, в конец которой ставится всякое вновь полученное сообщение. Стандартный принцип обработки очереди сообщений по принципу «первым вошел, первым вышел» (FIFO) не всегда оптимально соответствует поставленной задаче. В некоторых ОСРВ предусматривается такая возможность, когда сообщение от высокоприоритетной задачи обрабатывается в первую очередь (в этом случае говорят, что сообщение наследует приоритет пославшей его задачи).

Ресурс – это общий термин, описывающий физическое устройство или область памяти, которые могут одновременно использоваться только одной задачей. Например, несколько задач пытаются одновременно выводить данные на принтер – на распечатке результата увидим бессмысленный текст. Иногда может возникнуть ситуация, когда одна задача не вовремя прерывает другую, от которой зависит правильность выполнения исходной задачи. В результате может возникнуть серьезная ошибка. Упомянутые проблемы обусловлены времязависимыми ошибками (time dependent error) и характерны для многозадачных ОС, применяющих алгоритмы планирования с вытеснением.

Вот возможные пути решения этой проблемы:

1. Не использовать алгоритм планирования задач с вытеснением. Это решение, правда, не всегда приемлемо.

2. Использовать специальный сервер ресурса, то есть задачу, ответственную за упорядочивание доступа к ресурсу. В этом случае запрос на изменение значения глобальных данных посылается этому серверу в виде сообщения. Аналогичный подход применим и для физических устройств. Так, например, задача может послать данные на печать в виде сообщения, направленного к серверу принтера.

3. Запретить прерывания на время доступа к разделяемым данным. Кардинальное решение, которое, впрочем, не приветствуется в системах реального времени.

4. Использовать для упорядочивания доступа к глобальным данным семафоры. Наиболее часто применяемое решение, которое, впрочем, может привести в некоторых случаях к инверсии приоритетов. Семафор – это средство, которое часто используется для синхронизации доступа к ресурсам. В простейшем случае семафор представляет собой битовую переменную, принимающую значение 0 или 1. Задача, перед тем как использовать ресурс, захватывает семафор, после чего остальные задачи, желающие использовать тот же ресурс, должны ждать, пока семафор (ресурс) освободится. Существуют так называемые счетные семафоры, где семафор представляет собой счетчик. Предположим, что у нас имеется N одинаковых ресурсов (например, принтеров). Используя семафор с инициализационным значением N, можно произвести синхронизацию доступа множества задач к группе из N ресурсов.

Дата добавления: 2014-12-29