תרגול 8 הרצאה 6.7 סנכרון

Question 1

מה מבטיח
mutex
condition varibales

Answer 1

mutex
אטומיות - כשנבצע קטע קוד קריטי לא יהיה אף חוט אחר שיריץ את אותו הקוד קריטי עד שנסיים
לא מביטחים סדר, יכול להיות שנתחיל את הקוד ויהיה 100 החלפות הקשר עד שנסיים

condition varibales
מבטיחים סדר

Question 2

What is the futex system?

Answer 2

It is by the kernel to implement the primitive mutex and conditional variables

Question 3

‏מהו תור מקבילי
ואיך צריך להגן עליו בעבודה עם חוטים

Answer 3

תור
שאפשר להכניס ולהוציא ממנו איברים
שאם התור ריק פעולת ההוצאות תמתין עד שיכנס איבר חדש

צריך כם להגן עם מנעולים וגם להבטיח סדר
מנעולים כדי שלא יהיו 2 חוטים שיכניסו או יוציאו בו זמנית

וסדר כדי להבטיח שחוט שרוצה להוציא איבר יעשה זאת רק אחרי שחוט אחר הכניס איבר והתור לא ריק

Question 4

למי מיועד כל תהליכי הסנכון שאנחנו מדברים עליהם
חוטים או תהליכים

Answer 4

גם וגם
כזכור גם לתהליכים יכול להיות זכרון משותף כמו שלמדנו עם הקריאות מערכת הנכונות לא בחומר

Question 5

האם אפשר לממש מנעולים בעזרת חומרה או בעזרת תוכנה

Answer 5

עקרונית אפשר בעזרת תכונה אבל זה מאוד מסובך ומועד לטעויות

לכן מסתמכים על החומרה - המעבדים היום כולם תומכנים במנגנונים כאלה

Question 6

כמו שהגרין מבטל חריגות בזמן נעליה
מה המשתמש יעשה?

Answer 6

יבטל סיגנלים

Question 7

איזה פקודות מעבד תומכות באטומיות כדי לממש מנעולים

Answer 7

xchg - מחלפיה שתי משתנים

cas - compere and swap מעבירים לה 2 ערכים אם הם שווים אז שמים בראשון את הערך החדש טוב לIF

tas - test and set - בודק משתנה ושם בוא 1

Question 8

מתי משתמשים בspin ומתי בblock

Answer 8

ספין רק כאשר ההמתנה תהיה הרבה יותר קצרה מזמן החלפת ההקשר

אחרת נחסום וניתן להקשר להתחלף

Question 9

מה הערך של סמפור אומר עליו

Answer 9

אם הערך חיובי
זה סופר את כמות המשאבים שיש לנו
לדוגמה כמות האיברים בתור

אם הערך שלילי
זה סופר את כמות המשימות שממתינות למאשבים לדוגמה כמות התהליכים שרוצים לקבל איבר מהתור

Question 10

הסבר על הממשק עם סמפורים באופן תיאורתי

Answer 10

s = semaphore

wait(s)
value – כלומר מוריד אחד מהמשאבים
אם הערך נהיה שלילי נכנסים להמתנה
אם עדיין חיובי אז בעצם קיבלנו משאב ולא נכנס להמתנה

signal(s)
value ++
אם ההוספה עכשיו הפכה את הערך ל0 או שנשאר שלילי זה אומר שיש מישהו שמחכה מעירים אחד מהממתינים ובעצם נותנים לו את המשאב

Question 11

הסבר על הממשק של סמפורים מבחינת פונק

Answer 11

סמפור הוא אובייקט של הגרעין
מדברים איתו ב
sem_wait() - wait
sem_post() - singal
sem_close()….
sem_getvalue()
.
.
.

Question 12

מה זה סמפור עם ערך מקסימלי 1

Answer 12

זה הופך להיות ספיןלוק
בעקרון - לא במציאות

Question 13

מה ההבדל בין ספיןלוק לסמפור מבחינת הסיבוך שלהם

Answer 13

ספיןלוק הוא הרבה יותר פשוט
הוא חלק מהמימוש של הסמפור

Question 14

האם שגרת הטיפול תוותר אי פעם כל המעבד
לדוגמה wait

Answer 14

לא

Question 15

האם פסיקת חומרה יכולה לחתוך
טיפול בחריגה
קריאת מערכת
פסיקת חומרת אחרת?

Answer 15

כן היא תחתוך הכל

Question 16

האם יכול להיות ששגרת הטיפול בפסיקת חומרה תייצר חריגה או תקרא לקריאת מערכת

Answer 16

רק במקרה אחד וזה
Page fault

Question 17

מה ההבדל בין פסיקת תוכנה לחומרה
תן דוגמה לכל אחד

Answer 17

פסיקת תוכנה (חריגה)
נוצרת עי המשתמש לדוגמה על חלוקה ב0

פסיקת חומרה
היא אסינכרונית
ומגיעה מהתקן חומרה חיצוני
כמו פסיקת שעון

Question 18

מה זה מסלול בקרה בגרעין

Answer 18

רצף פקודות שהגרעין מבצע בשביל לטפל ב
קריאות מערכת
פסיקות חומרה
פסיקות תוכנה

Question 19

איזה מסלולים יכולים להחתך במערכת מרובת מעבדים

Answer 19

כל המסלולים יכולים להחתך עם כולם
אם הגרעין ניתן להפקעה

Question 20

במערכת מעבד יחיד מי יכול לחתוך את הבאים

קריאת מערכת או חריגה

פסיקת חומרה

Answer 20

קריאת מערכת או חריגה
כל מסלול בקרה אחר יכול לחתוך

פסיקת חומרה
יכולה להחתך רק עי פסיקת חומרה אחרת

Question 21

למעט חריגת דף
מה אפשר להגיד שקריאת מערכת וחריגות לעולם לא עושים

Answer 21

לעולם לא יגרמו לעוד חריגה

Question 22

מה פסיקת חומרה לעולם לא תעשה

Answer 22

לא תקרא לקריאת מערכת

חוץ
מחריגת דף לא תגרום לעוד חריגה

Question 23

איך להגן על מבנה הנתונים שלי מפני חיתוכים של מסלולי בקרה
במערכת חד מעבדית וגם במרובה

Answer 23

במעבד יחיד

אם לא נגיש לפסיקות חומרה
ונגיש לחריגות או קריאות מערכת
מספיק מנעל סמפור
בשני המעבדים

אם נגיש לפסיקות חומרה
אז במערכת עם מעבד אחד מספיק לנטרל את פסיקות החומרה

ואילו במעבד מרובה מעבדים צריך גם להשתמש במנעול spinlock

Question 24

‏מה הבעיה בשימוש במנעולים בטיפול פסיקות חומרה במעבד יחיד

Answer 24

‏יכול להיות מצב שמסלול בקרה אחד נועל מנעול ואז מגיע פסיקה שניה שרוצה להשתמש במנעול הזה אז היא ממתינה ש, האחת תסתיים אבל היא לעולם לא תסתיים בגלל שהיא מחכה שתים תסתיים

Question 25

מה זה אומר נטרול פסיקות מקומיות
ואיך זה מתבצע
ומה חשוב לעשות ולמה

Answer 25

זה אומר שאנו מכבים פסיקות תוכנה במעבד מסויים בודד ולא בכולם

מכבים את דגל if ברגיסטר הדגלים rflags
If==00
חשוב לגבות את תוכן הדגל לפני הקטע הקריטי ולטעון אותו בחזרה לאחריו
יכול להיות שלא היה דלוק לפני

זה פותר בעיות במקרים של טיפול מקונן בפסיקות

Question 26

מהי הפונקציה
schedule_tick()

Answer 26

שגרת הטיפול בפסיקת שעון

Question 27

דוגמה למבנה נתונים שנגיש גם עי קריאות מערכת וגם מפסיקות חומרה

Answer 27

תור הריצה
Runqueue

נגיש לקריאות מערכת כמו wait אשר מוציאה תהליך בן מהתור

ונגיש לפסיקות שעון שיכולות לשנות את המיקום של התהליך בתור

Question 28

למה בשגרת הטיפול במערכת מרובת ליבות נעדיף להשתמש ב
Spinlock
ולא במנעול סמפור

Answer 28

Spinlock
משתמש בbusy wait
אשר יעלה יותר במקרים של המתנה מהירה מאוד כי כך נחסכת התקורה של יציאה וכניסה מהמתנה

הוגנות
לא יהיה מצב שתהליך מקבל פסיקת חומרה היא לא מצליחה לתפוס מנעול ואז התהליך יצא להמתנה על משהו שלא הוא גרם

Question 29

מה טקטיקות ההגנה של מבני נתונים אשר נגישים לקריאות מערכת וחריגות

Answer 29

או להשאיר את מבנה הנתונים במצב תקין לפני קריאה ל
Schedule()
צריך גם לוודא בחזרה שלא שונה עי מסלול בקרה אחר
לא אפשרי בדרך כלל

או שימוש בסמפורים כדי להבטיח אטומיות בגישה למבנה הנתונים

Question 30

דוגמה לשימוש בסמפורים להגנת מסנה נתונים שנגיש לקריאות מערכת וחריגות

Answer 30

Read()
מחזיקה מנעול לכל קובץ שעליו היא עובדת
אם תהליך ינסה לרכוש את המנעול והוא יהיה כבר נעול זה יכניס אותו לתור ההמתנה

Question 31

האם
Mutex
מבטיח סדר?

Answer 31

לא

Question 32

CREW ראשי תיבות
ואיך נקרא בעברית

Answer 32

Concurrent readers, exclusive writer

זאת בעיית הקוראים כותבים

Question 33

האם CREW מתייחס רק לקבצים

Answer 33

לא
לכל משאב שיש כמה גורמים שרוצים לקרוא ולכתוב אליו

Question 34

מה העקרון המנחה בCERW שהיינו רוצים שיהיה

Answer 34

לאפשר להרבה לקרוא תוך כדי
אבל אם מישהו אחד רוצה לכתוב אי אפשר לקרוא או לכתוב איתו ביחד

Question 35

האם סמפורים משתמשים בBUSY WAITING

Answer 35

כן לחלק קריטי קטן אבל
וזה הגיוני כי אמרנו שהם משתמשים בSPIN LOCK בשביל המימוש שלהם

Question 36

מהו חוק אמדל

Answer 36

מוצא חסם עליון לכמה אפשר למהר תהליך בעזרת מקבול

מחשב בהיתן כמות מסויימת של ליבות את המקסימום שאפשר להגיל

יש נוסחא לזה

Question 37

מה הממשק לניהול משתני תנאי
פונק

Answer 37

חלק מpthreads

pthread_cond_init
מאתחל משתנה תנאי
מקבל מצביע למשתנה תנאי
ואת ההגדרות שלו

pthread_cond_wait
מקבל את משתנה התנאי
ומנעול
משחרר את המנעול
ונכנס להמתנה על המשתנה תנאי
בחזרה מהמתנה החוט יעבור להמתין על המנעול שהעביר

משחרר מענול - רוכש את משתנה התנאי - רוכש שוב את המנעול

pthread_cond_signal
ישחרר חוט כלשהו שממתין
לא בהכרח הוגן

pthread_cond_broadcar
ישחרר את כל החוטים הממתינים
אחרי זה ינסו לתפוס את המנעול

pthread_cond_destroy
משחרר את משתנה התנאי
יכשל אם יש עדיין חוטים הממתינים למשתנה תנאי

Question 38

מה קורה אם שלחתי במשתנה תנאי
signal
או
brodcast
ואין מי שממתין

Answer 38

ילך לאיבוד

Question 39

במימוש שלנו למשנתנה תנאי מה עלול לקרות בעייתי

איך פותרים

Answer 39

יכול להיות שתהליך יקבל סינגל משתנה תנאי
יתעורר
ועד שהוא ירכוש את המנעול יהיה מהר תהליך אחר שיתפוס אותו ישנה את הערך של המבנה שהוא רוצה ואז ישחרר
ואז התהליך שלנו יכרוש את המנעול אבל לא בטוח שהוא ירצה בכלל לעשות משהו כי יכול להיות שהמבנה נתונים השתנה כך שהוא מעדיף לחכות

הפתרון הוא בדיקה של התנאי שאנחנו רוצים אחרי נעילת המנעול ואם לא מתקיים לדוגמה אין לי איברים בתור אז נצא שוב להמתנה

Question 40

איזה גרסה לא חוסמת יש לנסיו קבלת סמפור

Answer 40

sem_trywait
אם לא יכול אז לא יחסום ויכשל

Question 41

איך אפשר לקרוא את ערך הסמפור_

Answer 41

sem_getvalue

Question 42

במה שונה סמפור בינארי ממנעול

Answer 42

בסמפור כל אחד יכול לשלוח סיגנל גם אם לא עשה עליו המתנה לפי

במנעולים רק הרוכש יכול לשחרר