Tarea: Analizar el capítulo 5 del libro Operating Systems: Internals and Design Principles de William Stallings, 9na edición.

Jonathan Mendoza

Kimberly Vargas

Johan Zamora

Ejercicio 1: Productores y consumidores

Definición del problema

El problema del productor/consumidor consiste en asegurarse de que el productor no intente añadir datos al búfer si está lleno, y que el consumidor no intente eliminar datos de un búfer vacío.

Restricciones del problema

1. Solapamiento de las operaciones del buffer.
2. El productor no intente añadir datos al búfer si está lleno
3. El consumidor no intente eliminar datos de un búfer vacío.

Analisis del código

Una solución incorrecta al problema del productor/consumidor de búferes infinitos

	Se utilizan tres variables: n, s, delay

Semaphore s: El semáforo s se utiliza para imponer la exclusión mutua, el semáforo

Semaphore delay: Delay se utiliza para forzar al consumidor a semEsperar si el buffer está vacío.

int n; n es el tamaño del buffer

Funciones del semaforo:

– semWaitB() : Antes de añadir el buffer

– semSignalB() : Después para evitar que el consumidor (o cualquier otro productor) acceda al búfer durante la operación de añadir

Producer

	// n es el tamaño del buffer
	int n;

	//El semáforo s se utiliza para imponer la exclusión mutua, el semáforo delay se utiliza para
	// forzar al consumidor a semEsperar si el buffer está vacío.
	binary_semaphore s = 1, delay = 0;

	void producer()
	{
		while (true) {
			produce();

			//El consumidor comienza a esperar a que se produzca el primer elemento
			semWaitB(s);
			append();

			//El productor ha incrementado n antes de que el consumidor pueda probarlo
			n++;

			//Si n = 1, entonces el buffer estaba vacío justo antes de este el productor realiza semSignalB (delay).
			if (n==1) semSignalB(delay);
				semSignalB(s);
		}
	}

Consumer

---

	void consumer()
	{	
		// El consumer falla al ejecutar la operación semWaitB porque agotó el buffer y puso n a 0
		semWaitB(delay);
		while (true) {
			semWaitB(s); //Se coloca 1 al buffer
			take();
			n--; //Se coloca -1 a n porque el consumer ha consumido un elemendo del buffer que no existe
			semSignalB(s);
			consume();

			//Cuando se ha agotado el buffer, necesita volver a restablecer el semaforo, por lo que se 
			// ve obligado a esperar hasta que el producer haya colocado mas elementos en el buffer, por eso la validacion n==0.
			if (n==0) semWaitB(delay);
		}
	}

	void main()
	{
		n = 0; //El buffer se iguala a 0
		parbegin (producer, consumer); //Corre en paralelo la funcion de producer y consumer
	}

---

---

Ejercicio 2: Lectores y escritores

Definición del problema

hay un área de datos compartida entre varios procesos. El área de datos puede ser un archivo, un bloque de memoria principal o incluso un banco de registros del procesador. Hay varios procesos que solo leen el área de datos (lectores) y otros que solo escriben en el área de datos (escritores).

Restricciones del problema

1. Cualquier número de lectores puede leer simultáneamente el archivo.
2. Solo un escritor a la vez puede escribir en el archivo
3. Si un escritor está escribiendo en el archivo, ningún lector puede leerlo.

Analisis del código

Solución cuando lectura tiene prioridad sobre escritura

	Se utilizan tres variables: x, wsem, readCount

Semaphore x: se utiliza para garantizar la exclusión mutua cuando se actualiza readCount, es decir, cuando cualquier lector entra o sale de la sección crítica

semaphore wsem: es utilizado tanto por lectores como por escritores.

int readCount; indica el número de procesos que realizan la lectura en la sección crítica, inicialmente 0

Funciones del semaforo:

– semWait() : disminuye el valor del semáforo.

– semSignal() : incrementa el valor del semáforo.

Proceso de lectura

1. El lector solicita la entrada a la sección crítica
2. Si está permitido:
   • incrementa el número de lectores dentro de la sección crítica. Si este lector es el primer lector que entra, bloquea el semáforo wsem para restringir la entrada de escritores si algún lector está dentro.
   • Cualquier otro lector puede entrar mientras otros ya están leyendo.
   • Después de realizar la lectura, sale de la sección crítica. Al salir, comprueba si no hay más lector dentro, señala el semáforo "wsem" ya que ahora, el escritor puede ingresar a la sección crítica.
3. Sale de la sección crítica.

---

int readCount; 
semaphore x = 1, wsem = 1;

void reader()
{
    while (true){
	//incrementa el número de lectores dentro de la sección crítica
	semWait(x);
	readCount++;

	//No permite que un escritor entre a la sesión 🚫✍
			if(readCount == 1)
				semWait(wsem);

	//Permite la entrada a otros lectores, mientras haya uno en la sesión🙍‍♂️🙍‍♀️.
		semSignal(x);

	//El lector realiza la lectura 📖
		READUNIT();

	//El lector actual realizó la lectura y ahora se retira 👋
		semWait(x);
		readCount--;

	//Permite que se escriba sobre la unidad, cuando no hay lectores. 🆗
			if (readCount == 0)
				semSignal(wsem);
	semSignal(x);
    }
}

Proceso de escritura

1. El escritor solicita la entrada a la sección crítica.
2. Si está permitido, es decir, semWait() da un valor verdadero, ingresa y realiza la escritura. Si no está permitido, sigue esperando.
3. Sale de la sección crítica.

---

int readCount;
semaphore x = 1, wsem = 1;

void writer()
{
    while (true){
	semWait(wsem); //Un escritor solicita entrar a la sesión crítica
	WRITEUNIT(); //El escritor realiza la escritura ✍
	semSignal(wsem); //El escritor abandona la sesión crítica
    }
}

Iniciando la ejecución simultanea

void main()
{
		readCount = 0;
		parbegin (reader, writer);
}