读者—写者问题

朱雀 2023-07-17 04:52 130阅读 0赞

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读文件的进程成为reader进程，其他进程成为writer进程。其中reader和writer进程都存在多个 ，reader之间共享，writer之间互斥，reader和writer互斥。也被称为读读共享、写写互斥、读写互斥。

这样的模式是非常容易理解的，更改存储空间内容的进程容易引发同步问题，所以涉及更改的进程都必须要互斥。读进程不更改内容，没必要互斥。写完才能读，没写完的时候读进程不能执行，读写互斥。

**利用记录型信号量解决读者写者问题：**

semaphore rmutex = 1, wmutex = 1;
    int Readcount = 0;
    Void Reader(){
        do{
            wait(rmutex); // 用互斥信号量保护Readcount
            if (Readcount == 0) // 第一个读者进程开启后，使用wmutex阻断写进程
                wait(wmutex);
            Readcount++; // 记录读者进程数量
            signal(rmutex);
            …
            读;
            …
            wait(rmutex); // 用互斥信号量保护Readcount
            Readcount--;
            if (Readcount == 0) // 当没有读进程的时候才能释放wmutex
                signal(wmutex);
            signal(rmutex);
        }while(TRUE);
    }
    
    Void writer(){
         do{
             wait(wmutex); // 使用wmutex互斥其他的写进程，并且可以和读进程互斥
             写;
             signal(wmutex);
         }while(TRUE);
    }
    
    
    Void main(){
        cobegin
            reader();  
            writer();
        Coend
    }

通过Readcount计数机制，将第一个读进程和最后一个读进程都包括在wmutex之中了，所有的读进程相当于合成为了一个个体。第一个读进程进入wait一个wmutex，最后一个读进程结束再signal一个wmutex，保证了读写进程之间的互斥和读读共享。

这里有一个细节：读进程中两个对Readcount进行保护的信号量都是rmutex。这两个信号量必须相同，如果不同，就有可能在最后一个读进程结束的时候，又有一个读进程进入，导致Readcount++，这样就破坏了读写互斥。

**利用信号量集解决读者写者问题：**

增加了一个限制，最多只允许RN个读者进程同时运行。

int RN;
    semaphore  L = RN, mx = 1;
    Void reader() {
        do{
            Swait(L, 1, 1); // 只有L>1的时候才能进入，执行完后L--，相当于readcount
            Swait(mx, 1, 0); // 起到开关的作用，mx>1才能进入，执行完后mx不需要--
            …
            读;
            …
            Ssignal(L, 1);
        }while(TRUE)
    }
    
    Void writer(){ 
       do{
           Swait(mx, 1, 1; L, RN, 0); // mx可以实现读写互斥，mx=1且L=RN的时候才能写，这个时候没有读进程
           写;
           Ssignal(mx, 1); // 释放了mx才能让读进程运行
       }while(TRUE)
    }
    
    Void main(){
        cobegin
            reader();  
            writer();
        Coend
    }

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