Sincronización de Procesos por Software

Existen varias soluciones por software para laComunicación entre Procesos.

Variable de Cerradura

• Espera activa.
• El lock asegura exclusión mutua.
• Problema: dos procesos pueden acceder a la cerradura al mismo tiempo.

Algoritmo de Decker

1. Primer intento: usa una variable de cerradura alternante (con un número para cada proceso).
2. Segundo intento: levanta una señal luego de mirar la señal del otro proceso. Problema: dos procesos pueden entrar a su sección crítica a la vez.
3. Tercer intento: levanta la señal antes de mirar las otras señales. Problema: los dos procesos pueden creer que el otro entró a su sección crítica, lo que provoca un interbloqueo.
4. Cuarto intento: ahora baja la señal si la levantó pero ya habían otras levantadas. Problema: no asegura acceso a la sección crítica en un tiempo finito.

Algoritmo de Peterson

• Usa la señal de Decker junto a una variable de cerradura que representa el “turno” para el siguiente proceso.
• Cumple con todas las condiciones para ser una solución efectiva.
• Mantiene la espera activa (desventaja).

Otras Estrategias

Dormir y Despertar

Un hilo productor escribe a un buffer y se duerme cuando ese buffer se llena. Otro hilo consumidor se despierta cuando hay algo en el buffer para leer. Este enfoque separa responsabilidades: un hilo escribe y el otro hilo lee.

Semáforos

Un semáforo permite al consumidor y productor ejecutarse de forma concurrente.

• Variables: full (entradas ocupadas), empty (entradas libres), mutex (cerrojo).
• Operaciones: DOWN: si el semáforo es mayor a cero, entonces se decrementa y sigue. Sino, se duerme. UP: incrementa el valor del semáforo.

Monitores

Es un concepto específico al lenguaje de programación. Los compiladores o runtimes no permiten que un proceso entre al monitor si existe otro en él (concepto mutex). El monitor tiene dos variables (wait y signal) y una cola de procesos en espera.

Paso de Mensajes

El paso de mensajes es útil para entornos distribuidos o de múltiples procesadores. El esquema básico es el siguiente:

flowchart LR;
1[Emisor] --> 2[Canal] --> 3[Receptor]

El direccionamiento puede ser:

1. Directo-simétrico: se establece una conexión donde ambos procesos se conocen.
2. Directo-asimétrico: una conexión única en la cual solo el emisor conoce al receptor.
3. Indirecto: los mensajes se envían a y son leídos de colas o buzones.
   • Buzones: dos procesos se comunican si comparten un buzón del Sistema Operativo.
   • Puertos: para que muchos emisores envíen a un receptor.