经典同步问题

Posted 2021-01-22 kirino1

1、生产者—消费者问题

互斥、同步

1、无论生产者、消费者使用缓冲池时应保证互斥使用（互斥信号量mutex ）
2、生产者和消费者间交叉有序：
有序的控制最根源在产品数量上。
设置两个信号量：分别针对生产者、消费者设置不同的信号量，
empty和full分别表示缓冲池中空缓冲池和满缓冲池（即产品）的数量。
empty、full两者有天然的数量关系，在PV控制下值不断变化，但在值等于0的点上是控制顺序的关键。

 

1、每个程序中用于实现互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对地出现。
2、控制顺序的信号量empty和full的wait和signal操作，成对地出现在不同的进程中。
3、在每个程序中的多个wait操作顺序不能颠倒。且应先执行对资源信号量的wait操作，
再执行对互斥信号量的wait操作，否则可能引起进程死锁。
4、模拟交替执行过程，检查控制是否正确。

2、哲学家就餐问题

互斥

筷子是临界资源，在一段时间内只允许一个哲学家使用。为实现对筷子的互斥使用，
用一个信号量表示一只筷子，五个信号量构成信号量数组。

第i 位哲学家的活动可描述为：
repeat
wait(chopstick[ i ]);
wait(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
eat;
…
signal(chopstick[ i ]);
signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
think;
until false;

假如五位哲学家同时饥饿而各自拿起左边的筷子时，就会使五个信号量chopstick均为0，
当他们再试图去拿右边的筷子时，都将因无筷子可拿而无限等待。

1、控制数量

至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，
并在用毕后释放出他用过的两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐。---限制并发执行的进程数

2、一刀切

仅当哲学家的左右两只筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐。---采用AND信号量。

3、IF编程控制

规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿右边的筷子；偶数号哲学家则相反。
保证总会有一个哲学家能同时获得两只筷子而进餐

3、读者—写者问题

有条件互斥

1、一个数据文件被多个进程共享。
Reader进程只要求读文件，Writer进程要求写入内容。
2、合理的同步关系是：
多个读进程可同时读；
Writer进程与任何其他进程（包括Reader进程或其他Writer进程）不允许同时访问文件。

写者操作要和其他的都互斥，所以必要判断互斥信号量，没有变化。
只有第一个读进程进行互斥判断；
只要有一个“读进程”在读就不释放，“写进程”就不能写。（一种读者优先的方式）

引入信号量L控制读者的数目，初值为RN。
互斥信号量mx，初值为1。
利用信号量集的一种特殊情况——开关。
读者：判断L，判断是否有写者；
写者：判断是否有读者；