2.4.2 SINCRONIZACIÓN DE PROCESOS EN S.C.

Cada proceso se ejecuta asíncronamente con respecto a otro (son impredecibles las frecuencias de reloj asociadas).

En algunos instantes, los procesos deben sincronizar sus actividades; por ejemplo, en el caso de que un proceso no pueda progresar hasta que otro haya terminado algún tipo de actividad.[1]

Un sistema operativo multiprogramado es un caso particular de sistema concurrente donde los procesos compiten por el acceso a los recursos compartidos o cooperan dentro de una misma aplicación para comunicar información. Ambas situaciones son tratadas por el sistema operativo mediante mecanismos de sincronización que permiten el acceso exclusivo de forma coordinada a los recursos y a los elementos de comunicación compartidos.

Según el modelo de sistema operativo descrito anteriormente, basado en colas de procesos y transiciones de estados, los procesos abandonan la CPU para pasar a estado bloqueado cuando requieren el acceso a algún dispositivo, generalmente en una operación de E/S, pasando a estado preparado cuando la operación ha concluido y eventualmente volver a ejecución. La gestión de estos cambios de estado, es decir, los cambios de contexto, es un ejemplo de sección crítica de código dentro del sistema operativo que debe ser ejecutada por éste en exclusión mutua. Otros ejemplos de código que debe protegerse como sección crítica incluyen la programación de los dispositivos de E/S y el acceso a estructuras de datos y buffers compartidos.

El concepto de comunicación es algo más general y supone la existencia de algún mecanismo de sincronización subyacente. Dentro del sistema operativo, el espacio de direcciones es único, por lo que la comunicación se puede resolver mediante el uso de variables en memoria compartida. Como contrapartida a la agilidad de este esquema, es necesario utilizar mecanismos de sincronización explícitos para garantizar acceso exclusivo a las variables compartidas y evitar condiciones de carrera. Puede producirse una condición de carrera sobre una variable cuando varios procesos acceden concurrentemente a la variable para actualizarla.[2]
El SO ofrece mecanismos básicos de comunicación, que permiten transferir cadenas de bytes. Deben ser los procesos que se comunican quienes interpreten el significado de las cadenas transferidas para su labor coordinada.
Los mecanismos de comunicación y sincronización son dinámicos. Es decir, cuando se necesita un mecanismo de este estilo, se crea, usa y destruye, de forma que no se establezca de forma definitiva ningún mecanismo de comunicación, ya que ellos podrían producir efectos indeseados. Es decir, la comunicación es algo puntual.
Los servicios básicos de comunicación son:
a. crear: el proceso solicita la creación del mecanismo
b. enviar o escribir: el proceso emisor envía información al proceso receptor
c. recibir o leer: el proceso receptor recibe información
d. destruir: el proceso solicita la destrucción del mecanismo de comunicación
La comunicación puede ser sincrona y asíncrona:
a. síncrona: los dos procesos han de ejecutar servicios de forma simultánea. El emisor ha de ejecutar el servicio enviar mientras el receptor ejecuta recibir.
b. asíncrona: el emisor hace el envío y prosigue su ejecución. El SO ofrece un almacenamiento intermedio para guardar la información enviada, hasta que el receptor la solicite.
Dentro del núcleo del sistema operativo, el espacio de direcciones es único, por lo que la comunicación se resuelve mediante el uso de variables de memoria compartida. Como contrapartida a la agilidad de este esquema, es necesario utilizar mecanismos explícitos de sincronización para garantizar acceso exclusivo a las variables compartidas. Si se definen buffers o colas compartidas a las que se proporciona acceso exclusivo, se pueden utilizar esquemas de comunicación más elaborados, como es el caso del productor-consumidor. El esquema cliente-servidor es un caso particular del productor-consumidor donde los clientes producen peticiones que son consumidas por el servidor de un determinado recurso. Un sistema operativo con estructura cliente-servidor resulta atractivo por la claridad de su diseño. Cuando los procesos que se comunican mediante estos esquemas no comparten el espacio de direcciones, lo que sucede en particular en sistemas basados en micro núcleo, se requieren primitivas de comunicación por paso de mensajes, que, al gestionar implícitamente la sincronización, simplifican la programación de la comunicación.[3]







[1] Procesos e hilos: concurrencia, sincronización y comunicación. (n.d.) Extraído el 24 de octubre de 2008 desde http://www.ual.es/~rguirado/so/tema2.pdf

[2] Control de procesos y sincronización. (n.d) Extraído el 24 de octubre de 2008 desde http://www.sc.ehu.es/acwlaroa/SO2/Apuntes/Cap2.pdf

[3] Miguel pita, Sincronización entre procesos. (n.d.) Extraído el 24 de octubre de 2008 desde http://www.monografias.com/trabajos51/sincro-comunicacion/sincro-comunicacion2.shtml