Attendre en tenant un verrou

Exercice · niveau 2 · informatique (MP2I/MPI), chapitre 22 — Concurrence et synchronisation

Énoncé

Le cours avertit qu'il ne faut pas prendre le verrou avant d'attendre une place libre. Le mesurer sur un tampon de $N = 2$ cases, un producteur, un consommateur, $2000$ articles.

Corrigé


/* l'ordre du cours */              /* l'ordre inversé */
sem_wait(&vides);                   pthread_mutex_lock(&verrou);
pthread_mutex_lock(&verrou);        sem_wait(&vides);
deposer(x);                         deposer(x);
pthread_mutex_unlock(&verrou);      pthread_mutex_unlock(&verrou);
sem_post(&pleines);                 sem_post(&pleines);

Mesuré, trois exécutions de chaque :

	déposés	retirés
sémaphore puis verrou	$2000$	$2000$
verrou puis sémaphore	$2$ , puis blocage	$0$

Le $2$ est exactement la taille du tampon, et ce n'est pas un hasard. Voici la trace.

Le producteur remplit les deux cases sans difficulté — vides vaut $2$ puis $1$ puis $0$ . Au troisième tour, il prend le verrou, puis appelle sem_wait(&vides) sur un sémaphore à zéro : il s'endort en tenant le verrou. Le consommateur, qui pourrait libérer une case, commence par pthread_mutex_lock — et le verrou est pris. Les deux dorment pour toujours.

Ce que le zéro du consommateur ajoute : il n'a pas retiré un seul article. Le tampon est plein, il y aurait de quoi travailler, et il ne peut pas y accéder. L'interblocage n'est pas un manque de ressources : c'est un ordre de prise mal choisi.

ImportantPourquoi l'ordre correct est le seul possible

Le sémaphore vides répond à la question « y a-t-il de la place ? » ; le verrou répond à « puis-je toucher au tampon ? ». La première ne concerne personne d'autre — attendre une place n'empêche aucun autre fil de progresser. La seconde bloque tout le monde.

D'où la règle générale : on acquiert les ressources de la moins bloquante à la plus bloquante, et on tient la plus bloquante le moins longtemps possible. Le verrou est pris juste avant l'écriture et rendu juste après — deux lignes, pas une de plus. Le sem_post(&pleines) lui-même est placé après le unlock, pour la même raison.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.