读者 - 写者问题
问题描述
一个数据文件或记录，可被多个进程共享，但仅允许进程要么做“读操作”,要么做“写操作“，不允许进程同时进行读写操作。
问题分析
读者到来时：
- 若没有进程访问临界区，读者可以进入
- 若有读者在访问临界区，有写者在等待，读者可以进入（读者优先）
- 若有写者在访问临界区，读者等待
写者到来时：
- 若没有进程访问临界区，写者可以进入
- 若有进程在访问临界区，写者等待
总结：
- 读者与读者之间不互斥（无关系）
- 读者与写者之间互斥
- 读者与读者之间互斥
记录型信号量解决
实现思路
- 因为写者进程与其他进程均为互斥关系，故设置互斥信号量：wmutex，来实现写者进程的互斥
- 因为读者进程之间可以同时访问资源，所以可以设置整型变量：readcount，用于记录目前共同访问资源的读者进程数目
- 因为添加：readcount整型变量，其可以同时被一个或多个读者进程访问，故此时readcount成为了临界资源。为了实现readcount的互斥访问，引入互斥信号量：rmutex
- 因为通过分析存在，读者优先的条件，故读者进程对互斥信号量wmutex的影响应该是：读者进程的第一个（readcount == 0）对wmutex进行上锁，读者进程的最后一个（readcount == 0）对wmutex进行解锁
代码实现
semaphore wmutex = 1, rmutex = 1; int readcount = 0 void reader(){ do{ wait(rmutex); //readcount的互斥访问 if(readcount == 0) //第一个读者进程对wmutex上锁 wait(wmutex); readcount++; signal(rmutex); …… perform read operation; …… wait(rmutex); readcount--; if(readcount == 0) //最后一个读者进程对wmutex解锁 signal(wmutex); signal(rmutex); }while(TRUE); } void writer(){ do{ wait(wmutex); …… perform write operation; …… signal(wmutex); }while(TRUE); } void main(){ cobegin; writer(); reader(); coend; }
信号量集解决
增加问题难度：限制同时访问资源的读者数目，假设同时最多访问资源的读者数目为RN
实现思路
- 为了实现读者数目的限制，引入信号量L，并对其赋予初值RN。Swait(L, 1, 1)，每次一个读者进程访问，便会使得L减一，最低值不得小于1，便可决定，一次最多只能有RN个读者进程；此操作便可代替readcount的一系列操作
- 引入开关信号量：mx，当mx = 1，表示无写操作，若读进程进入，则不消耗mx，保证其余读者进程可以进入；若写进程进入，消耗mx，当mx = 0，表示正在进行写操作，其余进程均不能进入
- Swait(mx, 1, 1; L, RN, 0)：写者进程的wait，表示目前没有写进程，L = RN 同时也没有任何一个读进程
代码实现
int RN; semaphore L = RN, mx = 1; void reader(){ do{ Swait(L, 1, 1); Swait(mx, 1, 0); //不消耗mx …… perform read operation; …… Ssignal(L, 1); }while(TRUE); } void writer(){ do{ Swait(mx, 1, 1; L, RN, 0); …… perform write operation; …… Ssignal(mx, 1); }while(TRUE); } void main(){ cobegin; reader(); writer(); coend; }
