4.1 Comunicación y sincronización de procesos

4.2 Utilizando memoria compartida

4.3 Sin utilizar memoria compartida. Mensajes

4.4 Problemas Clásicos de Comunicación entre Procesos

4.5 Apéndice I: Arquitectura Cliente-Servidor

Puede verse la concurrencia de procesos como la ejecución simultánea de varios procesos. Si tenemos un multiprocesador o un sistema distribuido(tema 1) la concurrencia parece clara, en un momento dado cada procesador ejecuta un proceso. Se puede ampliar el concepto de concurrencia si entendemos por procesado concurrente (o procesado paralelo) la circunstancia en la que de tomar una instantánea del sistema en conjunto, varios procesos se vean en un estado intermedio entre su estado inicial y final. Esta última definición incluye los sistemas multiprogramados de un único procesador que estudiamos en los temas anteriores.

Los distintos procesos dentro de un ordenador no actúan de forma aislada. Por un lado, algunos procesos cooperan para lograr un objetivo común. Por otro lado, los procesos compiten por el uso de unos recursos limitados, como el procesador, la memoria o los ficheros. Estas dos actividades de cooperación y competición llevan asociada la necesidad de algún tipo de comunicación entre los procesos. Parte de este tema lo dedicaremos a estudiar mecanismos de comunicación entre los procesos.

Para aclarar un poco todo esto, supongamos que en un entorno UNIX se ejecuta la orden

Esta orden va a provocar que el intérprete de órdenes cree dos procesos concurrentes, el primero ejecutará el programa cat, que concatenará el contenido de los ficheros de texto tema1, tema2 y tema3. El segundo ejecutará el programa wc, que contará el número de líneas de la salida producida por cat. Estos dos procesos cooperan, y será preciso algún tipo de sincronización entre ellos, concretamente hasta que cat no produzca alguna salida wc debería bloquearse.

La velocidad de un proceso con respecto a otro es impredecible ya que depende de la frecuencia de la interrupción asociada a cada uno de ellos y cuán a menudo y de por cuánto tiempo tiene asignado cada proceso un procesador. Diremos, pues, que un proceso se ejecuta asíncronamente con respecto a otro, es decir, sus ejecuciones son independientes. Sin embargo, hay ciertos instantes en lo que los procesos deben sincronizar sus actividades. Son estos puntos a partir de los cuales un proceso no puede progresar hasta que otro haya completado algún tipo de actividad.

Los procesos también necesitan comunicarse entre sí. Por ejemplo, para leer de un fichero, los procesos de usuario deben decir al proceso que gestiona los ficheros lo que desean. Este, a su vez, debe pedirle al proceso de disco que lea los bloques necesarios. Cuando el shell conecta dos procesos con un tubo, los datos de salida del primer proceso se transfieren al segundo. Se necesita que los procesos se comuniquen entre sí, con un mecanismo bien estructurado y no por medio de interrupciones.

Los recursos de un sistema pueden clasificarse como compartibles, lo que significa que pueden ser utilizados por varios procesos de forma concurrente, o no compartibles, lo que equivale a que su uso se restrinja a un sólo proceso a la vez. El hecho de que un recurso no sea compartible deriva de una de las dos razones siguientes:

Supongamos también dos procesos que se ejecutan concurrentemente y que actualizan una misma cuenta, el proceso P1 añade al saldo el valor de la nómina y el proceso P2 descuenta del saldo una factura domiciliada. El código de los procesos es el siguiente:

 El resultado final de la ejecución de los dos procesos debería actualizar el saldo añadiéndole la nómina, y descontándole la factura. Sin embargo, la secuencia de ejecución en el procesador de las instrucciones a1b1b2b3a2a3, que puede darse debido a un cambio de proceso, hace que no se descuente la factura.

Dentro de la categoría de recursos no compartibles se incluirán la mayoría de los periféricos (los discos no), los ficheros de escritura y las zonas de memoria sujetas a modificación. Los recursos compartibles incluirán la CPU (en los temas previos vimos cómo compartir la CPU entre los procesos introduciendo el concepto de PCB), los ficheros de lectura, y las zonas de memoria que contengan rutinas puras o bien datos que no están sujetos a modificación.