Comme nous l’avons vu dans l’épisode 5, les sémaphores sont des grappes de jetons qui permettent de protéger l’accès à des sections de code critiques. Critiques dans le sens où : si deux processus ou deux processus légers (threads) exécutent la même section de code en même temps alors la valeur des variables devient indéterminée.

Le cas typique est du code qui lit ou écrit des variables dans un segment de mémoire partagée. Si deux processus accèdent à la même variable dans un segment de mémoire partagée, même si l’un ne fait que lire le contenu de la variable et l’autre ne fait qu’y écrire, l’accès à la variable doit être protégé par un sémaphore.

Un sémaphore est un jeton, qu’on décrémente en réalisant une opération P (via un appel système au noyau) et qu’on incrémente en faisant une opération V (via un autre appel système au noyau).

Si un processus fait une opération P, la valeur du jeton (qu’on fixe initialement) est décrémentée. Tant que cette valeur n’atteint pas 0, rien d’autre ne se passe. Si par contre l’opération de décrémentation donne 0, alors le processus appelant cet appel système est bloqué par le noyau en attente qu’un autre processus fasse une opération V pour rendre un jeton.

Ainsi, un sémaphore initialisé à la valeur 1 garantit qu’un seul processus à la fois sera dans une section de code critique donnée. Et un sémaphore initialisé à la valeur N garantit qu’au plus N processus pourront se retrouver simultanément dans une section de code critique.

Vous l’avez compris, les sémaphores sont un mécanisme très puissant et indispensable, mais un mécanisme dangereux car il peut y avoir une perte de jeton. Les deux cas dans lesquels les programmeurs doivent impérativement éviter de tomber sont :

• le cas où un programme « oublie » de rendre le jeton lorsqu’il quitte la section de code critique. Dans ce cas, tous les autres processus qui attendent la libération du jeton pour y rentrer sont bloqués ad vitam
• Et le cas qu’on appelle « Etreinte fatale » (deadlock en anglais) qui est celui où un processus A disposant du jeton 1 demande le jeton 2 (non disponible car détenu par B), et où un processus B disposant du jeton 2 demande le jeton 1 (non disponible car détenu par A). Chaque processus attend la libération du jeton de l’autre.

Les sémaphores sont très souvent initialisés à 1. Dans ce cas on les appelle des mutex (exclusion mutuelle). Cependant, par commodité, les appels système permettant de les manipuler les manipulent par grappe de plusieurs sémaphores.

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