Реализация N-процессного барьера с использованием семафоров

Question

В настоящее время я готовлюсь к экзамену ОС с предыдущими итерациями, и я столкнулся с этим:

Реализуйте "N Process Barrier", то есть убедитесь, что каждый процесс из группы ожидает в определенный момент своего соответствующего выполнения, чтобы другие процессы достигли своей заданной точки.

У вас есть следующие доступные операции:

init(sem,value), wait(sem) and signal(sem)

N - произвольное число. Я могу сделать так, чтобы он работал для определенного числа процессов, но не для любого числа.

Есть идеи? Можно ответить псевдокодом, это не задание, а личное изучение.

Answer 1

Это хорошо представлено в Маленькой Книге Семафоров.

n = the number of threads
count = 0
mutex = Semaphore(1)
barrier = Semaphore(0)


mutex.wait()
count = count + 1
mutex.signal()

if count == n: barrier.signal() # unblock ONE thread

barrier.wait()
barrier.signal() # once we are unblocked, it's our duty to unblock the next thread

Answer 2

Используя N семафоров. Не очень уверен...

semaphore barr[N]
semaphore excl=1
int count=0

int i=1
while (i<=N)
   barr[i]=0 #initialization
   i=i+1

# use, each thread (tid)
wait(excl)
count=count+1
if (count==N)
   int j=1
   while (j<=N)
       signal(barr[j])
       j=j+1
   count=0
signal(excl)
wait(barr[tid])

Answer 3

Только 2 барьерных семафора, но не уверен...

semaphore barr[0..1] # two semaphores: barr[0] and barr[1]
semaphore excl=1
int count=0
int whichOne=0 # select semaphore to avoid race conditions

barr[0]=0 #initialization
barr[1]=0

# sample use
int current   #local for each thread
wait(excl)
current=whichOne
count=count+1
if (count==N)
   int j=1
   while (j<=N)
       signal(barr[current])
       j=j+1
   count=0
   whichOne=1-whichOne # swap barrier to avoid race conditions
signal(excl)
wait(barr[current])

Answer 4

Я думаю, что это также должно работать, используя только один семафор (по крайней мере, если барьер не требуется для повторного использования)?

      n = number of threads
barrier = Semaphore(1 - n)

barrier.signal()
barrier.wait()
barrier.signal()