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Übungen zu BST (SS 2015)

Synchronisation des BS-Kerns mit Unterbrechungen. Mehr ...

#include <guard.h>

Klassendiagramm für Guard:
Zusammengehörigkeiten von Guard:

Öffentliche Methoden

 Guard ()
 Konstruktor.
void enter ()
 Betreten des kritischen Abschnitts.
void leave ()
 Verlassen des kritischen Abschnitts.
void relay (Gate *item)
 Ein Prolog möchte, dass seine Epilog-Aktivität ausgeführt wird.
- Öffentliche Methoden geerbt von Locker
 Locker ()
 Konstruktor: Initialisiert die Sperrvariable so, dass der kritische Abschnitt als frei markiert wird.
void retne ()
 Mit dieser Methode wird der kritische Abschnitt wieder verlassen.
bool avail () const
 Diese Methode gibt an, ob der kritische Abschnitt frei ist.

Ausführliche Beschreibung

Synchronisation des BS-Kerns mit Unterbrechungen.

Die Klasse Guard dient der Synchronisation zwischen "normalen" Kernaktivitäten (zur Zeit Ausgaben, später Systemaufrufe) und Unterbrechungsbehandlungsroutinen. Dazu besitzt Guard eine Warteschlange (Queue-Objekt) je CPU, in die Gate-Objekte eingereiht werden können. Das ist immer dann erforderlich, wenn zum Zeitpunkt des Auftretens einer Unterbrechung der kritische Abschnitt gerade besetzt ist, die epilogue() Methode also nicht sofort bearbeitet werden darf. Die angesammelten Epiloge werden behandelt, sobald der kritische Abschnitt wieder freigegeben wird.

Hinweise:

  • Die Epilogqueue stellt eine zentrale Datenstruktur dar, deren Konsistenz geeignet gesichert werden muß. Die von uns durch die Klasse Queue bereitgestellte Implementierung ist nicht unterbrechungstransparent! Entweder ihr implementiert also selbst eine unterbrechungstransparente Queue, oder ihr synchronisiert die bereitgestellte Queue entsprechend hart.

  • In MPStuBS benotigt man für jeden Prozessor eine eigene Epilogqueue, über die jeder Prozessor "seine" Epiloge serialisiert. Allerdings könnten dann Epiloge auf unterschiedlichen Kernen parallel laufen, da der kritische Abschnitt prozessorweise getrennt verwaltet wird. Dies muss verhindert werden, indem man beim Betreten des kritischen Abschnittes diesen mit einem Spinlock vor paralleler Abarbeitung auf anderen Prozessoren schützt

  • Da Gate Objekte nur einen einzigen Verkettungszeiger besitzen, dürfen sie zu einem Zeitpunkt nur ein einziges Mal in der Epilogliste aufgeführt sein. Wenn also zwei gleichartige Interrupts so schnell aufeinanderfolgen, dass der zugehörige Epilog noch gar nicht behandelt wurde, darf nicht versucht werden, dasselbe Gate Objekt zweimal in die Epilogliste einzutragen. Die Klasse Gate bietet Methoden, dies zu vermerken bzw. zu prüfen.

  • Ein Betriebssystem sollte Unterbrechungen immer nur so kurz wie möglich sperren. Daher sieht das Pro-/Epilog-Modell vor, dass Epiloge durch Prologe unterbrochen werden können. Für OOStuBS bedeutet das, dass bereits vor der Ausführung des Epilogs einer Unterbrechungsbehandlung Interrupts wieder zugelassen werden sollen.

Dokumentation der Elementfunktionen

void Guard::enter ( )

Betreten des kritischen Abschnitts.

Das Betreten des kritischen Abschnittes ist je nach Art des Systems unterschiedlich zu handhaben. Bei einem Uniprozessorsystem genügt es mittels Locker::enter() die Sperrvariable zu setzen, da nur ein einziger Kontrollfluss gleichzeitig den kritischen Bereich betreten kann. Sobald jedoch mehrere CPUs vorhanden sind, ist dies nicht mehr der Fall. Will nun eine CPU den kritischen Bereich betreten, obwohl sich dort schon eine andere CPU befindet, so soll hier aktiv gewartet werden, bis der kritische Bereich wieder freigegeben wurde.

Erneute Implementation von Locker.

void Guard::leave ( )

Verlassen des kritischen Abschnitts.

Mit dieser Methode wird der kritische Abschnitt verlassen und die angestauten Epiloge werden abgearbeitet.

void Guard::relay ( Gate item)

Ein Prolog möchte, dass seine Epilog-Aktivität ausgeführt wird.

Diese Methode wird von guardian () aufgerufen, falls der zuvor ausgeführte Prolog durch einen Rückgabewert true angezeigt hat, dass sein Epilog ausgeführt werden soll. Ob der Epilog sofort behandelt oder zunächst nur in die Epilogliste eingehängt wird, hängt davon ab, ob der kritische Abschnitt frei oder besetzt ist.


Die Dokumentation für diese Klasse wurde erzeugt aufgrund der Dateien: