Eine Methode zur formalen Modellierung von ...

138 Prozekooperation
6.1.1 Gemeinsamer Speicher
Die Verwendung von gemeinsamem Speicher bedeutet, da sich Prozesse bestimmte Variablen
bzw. Speicherbereiche teilen und diese gemeinsam benutzen. Hierbei werden die
Ablaufe, in denen die Nutzung der gemeinsamen Daten von der zeitlichen Reihenfolge der
Nutzung durch die Prozesse abhangig ist, als zeitkritische Ablaufe bezeichnet, siehe die
Abschnitte 2.2.1 in [Tan94], 9.5 in [PS85] und Kapitel 2 in [MOO87]. Bei der Nutzung
gemeinsamer Daten ergibt sich das Problem, da mehrere Prozesse moglicherweise zum
gleichen Zeitpunkt auf einen gemeinsamen Speicherbereich zugreifen. Dabei konnen Kon-
iktsituationen auftreten, in denen ein Proze den Wert der Daten verandert, wahrend ein
anderer zum gleichen Zeitpunkt den Wert der Daten liest. Um dies auszuschlieen, mu
der sogenannte wechselseitige Ausschlu gewahrleistet sein. Greift ein Proze auf einen
gemeinsamen Speicherbereich zu, wird auf diese Weise sichergestellt, da alle anderen Prozesse
den Speicherbereich zu diesem Zeitpunkt auf keinen Fall nutzen. Die Auswahl der
geeigneten Realisierung ist eine wichtige Entwurfsentscheidung in Betriebssystemen.
Die verschiedenen Losungswege werden entsprechend zu den bereits beschriebenen Strategien
des Scheduling oder der Seitenersetzungen gema spezieller Kriterien bewertet. Die
Losungen zur Gewahrleistung von wechselseitigem Ausschlu reichen uber aktives Warten
(Abschnitt 2.2.3 in [Tan94]), Semaphore (Abschnitte 2.2.5 in [Tan94] und 9.6 in [PS85])
bis hin zu Monitoren (Abschnitte 2.2.7 in [Tan94] und 2.9 in [Fin88]). Da wir in der vorliegenden
Arbeit weder Daten noch Algorithmen auf Datenbereichen modellieren, gehen wir
auf diese Konzepte und Losungen nicht weiter ein. Die genannte Literatur behandelt diese
Probleme mit groer Ausfuhrlichkeit. Da Focus vor allem das Konzept des Nachrichtenaustausch
verwendet, werden wir das im folgenden Abschnitt beschriebene Konzept der
nachrichtenorientierten System modellieren.
6.1.2 Nachrichtenaustausch
Neben der Benutzung von gemeinsamem Speicher konnen Prozesse durch direkten Nachrichtenaustausch
(Message Passing) miteinander kooperieren. Die Prozesse stehen in Sender-
und Empfanger-Beziehung zueinander. Die Konzepte des Nachrichtenaustauschs werden
beispielsweise in Abschnitt 2.2.8 von [Tan94] sowie die Kapitel 2 in [Spi97b] und
Abschnitt 9.8 in [PS85] beschrieben.
Die Konzepte des Nachrichtenaustauschs werden darin unterschieden, wie Sender und
Empfanger einander zugeordnet sind: Mit der 1:1-Zuordnung sind jeweils der Sender und
der Empfanger eindeutig festgelegt. Daneben gibt es m:1-Zuordnungen, in denen mehrere
Sender und 1:n-Zuordnungen, wobei mehrere Empfanger vorliegen, sowie die allgemeine
Form der m:n-Zuordnung, in denen beliebige Zuordnungen getroen werden konnen. Insbesondere
mu festgelegt werden, ob jeder im System auftretende Proze mit jedem anderen
Proze kommunizieren kann, oder ob hier einschrankende Festlegungen getroen werden.