Sự khác biệt cơ bản giữa semaphore và mutex là semaphore là một cơ chế báo hiệu, tức là các quá trình thực hiện thao tác Wait () và signal () để cho biết liệu chúng có được hoặc giải phóng tài nguyên hay không, trong khi Mutex là cơ chế khóa, quá trình phải thu được khóa đối tượng mutex nếu nó muốn có được tài nguyên. Có một số khác biệt hơn giữa semaphore và mutex, chúng ta hãy thảo luận về chúng với sự trợ giúp của biểu đồ so sánh được hiển thị dưới đây.
Biểu đồ so sánh
| Cơ sở để so sánh | Semaphore | Mutex |
|---|---|---|
| Căn bản | Semaphore là một cơ chế báo hiệu. | Mutex là một cơ chế khóa. |
| Sự tồn tại | Semaphore là một biến số nguyên. | Mutex là một đối tượng. |
| Chức năng | Semaphore cho phép nhiều luồng chương trình truy cập vào một thể hiện hữu hạn của tài nguyên. | Mutex cho phép nhiều luồng chương trình truy cập vào một tài nguyên nhưng không đồng thời. |
| Quyền sở hữu | Giá trị semaphore có thể được thay đổi bởi bất kỳ quá trình có được hoặc giải phóng tài nguyên. | Khóa đối tượng Mutex chỉ được phát hành bởi quá trình đã có được khóa trên nó. |
| Phân loại | Semaphore có thể được phân loại thành đếm semaphore và semaphore nhị phân. | Mutex không được phân loại thêm. |
| Hoạt động | Giá trị semaphore được sửa đổi bằng cách sử dụng thao tác Wait () và signal (). | Đối tượng Mutex bị khóa hoặc mở khóa bởi quá trình yêu cầu hoặc giải phóng tài nguyên. |
| Tài nguyên chiếm dụng | Nếu tất cả các tài nguyên đang được sử dụng, quá trình yêu cầu tài nguyên thực hiện thao tác Wait () và tự chặn cho đến khi số lượng semaphore trở nên lớn hơn một. | Nếu một đối tượng mutex đã bị khóa, quá trình yêu cầu tài nguyên chờ và được hệ thống xếp hàng cho đến khi khóa được giải phóng. |
Định nghĩa của Semaphore
Semaphore là một công cụ đồng bộ hóa quá trình. Semaphore thường là biến số nguyên S được khởi tạo cho số lượng tài nguyên có trong hệ thống và giá trị của semaphore chỉ có thể được sửa đổi bằng hai hàm Wait () và signal () ngoài khởi tạo.
Hoạt động Wait () và signal () sửa đổi giá trị của semaphore không thể tách rời . Nó có nghĩa là khi một quá trình đang sửa đổi giá trị của semaphore, không có quá trình nào khác có thể đồng thời sửa đổi giá trị của semaphore. Semaphore được phân biệt bởi hệ điều hành trong hai loại Đếm semaphores và Baph semaphore .
Trong Đếm Semaphore, giá trị semaphore S được khởi tạo cho số lượng tài nguyên s có trong hệ thống. Bất cứ khi nào một quá trình muốn truy cập vào tài nguyên, nó thực hiện thao tác Wait () trên semaphore và giảm giá trị của semaphore bởi một. Khi nó giải phóng tài nguyên, nó thực hiện thao tác signal () trên semaphore và tăng giá trị của semaphore lên một. Khi số lượng semaphore về 0, điều đó có nghĩa là tất cả các tài nguyên bị chiếm bởi các quy trình. Nếu một quá trình cần sử dụng tài nguyên khi số semaphore bằng 0, thì nó thực thi Wait () và bị chặn cho đến khi giá trị của semaphore trở nên lớn hơn 0.
Trong semaphore nhị phân, giá trị của semaphore nằm trong khoảng từ 0 đến 1 . Nó tương tự như khóa mutex, nhưng mutex là một cơ chế khóa trong khi đó, semaphore là một cơ chế báo hiệu. Trong semaphore nhị phân, nếu một tiến trình muốn truy cập vào tài nguyên, nó thực hiện thao tác Wait () trên semaphore và giảm giá trị của semaphore từ 1 xuống 0. Khi nó giải phóng tài nguyên, nó sẽ thực hiện thao tác signal () trên semaphore và tăng dần giá trị của nó là 1. Nếu giá trị của semaphore là 0 và một quá trình muốn truy cập vào tài nguyên thì nó thực hiện thao tác Wait () và tự chặn cho đến khi quy trình hiện tại sử dụng tài nguyên giải phóng tài nguyên.
Định nghĩa của Mutex
Đối tượng loại trừ lẫn nhau được gọi ngắn gọn là Mutex. Từ thuật ngữ loại trừ lẫn nhau, chúng ta có thể hiểu rằng chỉ một quá trình tại một thời điểm có thể truy cập vào tài nguyên đã cho. Đối tượng mutex cho phép nhiều luồng chương trình sử dụng cùng một tài nguyên nhưng mỗi lần một luồng không đồng thời.
Khi một chương trình khởi động, nó yêu cầu hệ thống tạo một đối tượng mutex cho một tài nguyên nhất định. Hệ thống tạo đối tượng mutex với một tên hoặc ID duy nhất. Bất cứ khi nào luồng chương trình muốn sử dụng tài nguyên mà nó chiếm khóa trên đối tượng mutex, sử dụng tài nguyên và sau khi sử dụng, nó sẽ giải phóng khóa trên đối tượng mutex. Sau đó, quá trình tiếp theo được phép có được khóa trên đối tượng mutex.
Trong khi đó, một tiến trình đã có được khóa trên đối tượng mutex, không có luồng / tiến trình nào khác có thể truy cập vào tài nguyên đó. Nếu đối tượng mutex đã bị khóa, quá trình mong muốn có được khóa trên đối tượng mutex phải chờ và được hệ thống xếp hàng chờ đợi cho đến khi đối tượng mutex được mở khóa.
Sự khác biệt chính giữa Semaphore và Mutex
- Semaphore là một cơ chế báo hiệu khi hoạt động Wait () và signal () được thực hiện trên biến semaphore cho biết liệu một quá trình có thu được tài nguyên hay giải phóng tài nguyên hay không. Mặt khác, mutex là một cơ chế khóa, vì để có được một tài nguyên, một quá trình cần phải khóa đối tượng mutex và trong khi phát hành một quy trình tài nguyên phải mở khóa đối tượng mutex.
- Semaphore thường là một biến số nguyên trong khi đó, mutex là một đối tượng .
- Semaphore cho phép nhiều luồng chương trình truy cập vào tài nguyên hữu hạn . Mặt khác, Mutex cho phép nhiều luồng chương trình truy cập vào một tài nguyên được chia sẻ nhưng mỗi lần một tài nguyên .
- Giá trị biến semaphore có thể được sửa đổi bởi bất kỳ quá trình nào có được hoặc giải phóng tài nguyên bằng cách thực hiện thao tác Wait () và signal (). Mặt khác, khóa thu được trên đối tượng mutex chỉ có thể được giải phóng bằng quá trình đã thu được khóa trên đối tượng mutex.
- Semaphore có hai loại đếm semaphore và semaphore nhị phân khá giống với mutex.
- Giá trị biến semaphore được sửa đổi bằng thao tác Wait () và signal () ngoài khởi tạo. Tuy nhiên, đối tượng tắt tiếng bị khóa hoặc mở khóa bằng quá trình lấy hoặc giải phóng tài nguyên.
- Nếu tất cả các tài nguyên được thu thập bởi quy trình và không có tài nguyên nào là miễn phí thì quy trình mong muốn có được tài nguyên thực hiện thao tác Wait () trên biến semaphore và tự chặn cho đến khi số lượng semaphore lớn hơn 0. Nhưng nếu một đối tượng mutex đã bị khóa sau đó quá trình mong muốn có được tài nguyên chờ đợi và được hệ thống xếp hàng cho đến khi tài nguyên được giải phóng và đối tượng mutex được mở khóa.
Phần kết luận:
Semaphore là một lựa chọn tốt hơn trong trường hợp có nhiều phiên bản tài nguyên có sẵn. Trong trường hợp mutex tài nguyên chia sẻ duy nhất là một lựa chọn tốt hơn.
