操作系统：读者-写者问题

待我称王封你为后i 2022-04-16 06:11 241阅读 0赞

读者写者问题：哲学家就餐问题对于互斥访问有限资源的竞争问题（如I/O设备）一类的建模过程十分有用。另一个著名的问题是读者-写者问题（Courtois 等人，1971），它为数据库访问建立了一个模型。例如，设想一个飞机订票系统，其中有许多竞争的进程试图读写其中的数据。多个进程同时读数据库是可以接受的，但如果一个进程正在更新（写）数据库，则所有的其他进程都不能访问该数据库，即使读操作也不行。

所有等待的情况：

（一）写者要等到没有读者的时候才能去写文件

（二）所有读者要等待写者写完文件后才能去读文件

伪代码：

Var rmutex,wmutex:semaphore:=1

readcount:integer:=0

begin

repeat;

wait(rmutex);

readcount = readcount +1;

if readcount =1 then

wait(wmutex);

signal(rmutex);

读数据

wait(rmutex);

readcount := readcount -1;

if readcount =0 then

signal(wmutex);

signal(rmutex);

forever;

end;

begin

repeat:

wait(wmutex);

写数据

signal(wmutex);

forever;

end;

生产者消费者问题：生产者进程生产产品，放入缓冲区供消费者进程使用，为了使二者可以并发执行，设置缓冲区，大小为n。两进程必须保持同步，既不允许消费者进程到空缓冲区去取产品，设置信号量full，也不允许生产者进程去满缓冲区投放产品，设置信号量empty。

整型信号量可能使进程处于"忙等状态"，不符合同步机制的"让权等待原则"，下面考虑使用记录型信号量和信号量集来解生产者消费者问题。

（1）记录型信号量

所有等待的情况

（一）：生产进程要等待缓存消费者进程消费完

（二）：消费者进程要等待生产者生产完

伪代码：

Var mutex,empty,full:semaphore:=1,n,0;

buffer:array\[0,...，n-1\] of item;

in,out:integer:=0,0;

begin

parbegin

proceducer:begin

repeat

生产者生产消息;

wait(empty);

wait(mutex);

buffer(in):=nextp;

in:=(in+1) mod n;

signal(mutex);

signal(full);

until false;

end

consumer:begin

repeat

wait(full);

wait(mutex);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+1) mod n;

signal(mutex);

signal(empty);

end

parend

end

哲学家进餐问题：五个哲学家共用一个圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆桌上有五个碗和五只筷子，平时哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左右最靠近它的筷子，只有拿到两个筷子时才能进餐。

Var chopsticks array\[0,...,4\] of semaphore:=(1,1,1,1,1);

process

repeat

think;

Sswait(chopstick\[(i+1) mod 5\],chopstick\[i\]);

eat;

Ssignal(chopstick\[(i+1) mod 5\],chopstick\[i\]);

until false;

P、V操作

记录型信号量

type semaphore=record

value:integer;

L:list of process;

end

procedure wait(S)

var S:semaphore;

begin

S.value:=S.value-1;

if S.value<0 then block(S.L)

end

procedure signal(S)

var S:semaphore;

begin

S.value:=S.value+1;

if S.value<=0 then wakeup(S.L)

end

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