经典进程的同步问题之——读者写者

问题描述：

一个数据文件或记录，可被多个进程共享，我们把只要求读该文件的进程称为“Reader 进程”，其他进程则称为“Writer 进程” 。允许多个进程同时读一个共享对象，因为读操作不会使数据文件混乱。但不允许一个 Writer 进程和其他 Reader 进程或 Writer 进程同时访问共享对象，因为这种访问将会引起混乱。所谓“读者—写者问题(Reader-Writer Problem)”是指保证一个 Writer 进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。读者—写者问题常被用来测试新同步原语。

1．利用记录型信号量解决读者—写者问题

为实现 Reader 与 Writer 进程间在读或写时的互斥而设置了一个互斥信号量 Wmutex。另外，再设置一个整型变量 Readcount 表示正在读的进程数目。由于只要有一个 Reader 进程在读，便不允许 Writer 进程去写。因此，仅当 Readcount=0，表示尚无 Reader 进程在读时，Reader 进程才需要执行 Wait(Wmutex)操作。若 Wait(Wmutex)操作成功，Reader 进程便可去读，相应地，做 Readcount+1 操作。同理，仅当 Reader 进程在执行了 Readcount 减 1 操作后其值为 0 时，才须执行 signal(Wmutex)操作，以便让 Writer 进程写。又因为 Readcount 是一个可被多个 Reader 进程访问的临界资源，因此，也应该为它设置一个互斥信号量 rmutex。

解释：

互斥信号量wmutex: 实现Reader与Writer进程间在读或写时的互斥，整型变量Readcount: 表示正在读的进程数目;由于只要有一个Reader进程在读，便不允许Writer进程写。所以，仅当Readcount=0，即无Reader进程在读时，Reader才需要执行Wait(wmutex)操作。若Wait(wmutex)操作成功，Reader进程便可去读，相应地，做Readcount+1操作。同理，仅当Reader进程在执行了Readcount减1操作后其值为0时，才需执行signal(wmutex)操作，以便让Write进程写

互斥信号量rmutex: Reader进程间互斥访问Readcount

读者—写者问题可描述如下:

 1  Var rmutex，wmutex:  semaphore:=1,1；
 2     Readcount:  integer:=0；
 3        begin
 4        parbegin
 5        Reader:  begin
 6             repeat
 7             wait(rmutex)；
 8             if readcount=0 then wait(wmutex)；
 9                 Readcount:=Readcount+1；
10             signal(rmutex)；
11             ...
12             perform read operation；
13             ...
14             wait(rmutex)；
15             readcount:=readcount-1；
16             if readcount=0 then signal(wmutex)；
17             signal(rmutex)；
18         until false；
19         end
20         writer:  begin
21             repeat
22                 wait(wmutex)；
23                 perform write operation；
24                 signal(wmutex)；
25             until false；
26             end
27     parend
28 end

2．利用信号量集机制解决读者—写者问题

　　这里的读者—写者问题与前面的略有不同，它增加了一个限制，即最多只允许 RN 个读者同时读。为此，又引入了一个信号量 L，并赋予其初值为 RN，通过执行 wait(L，1，1) 操作，来控制读者的数目。每当有一个读者进入时，就要先执行 wait(L，1，1)操作，使 L 的值减 1。当有 RN 个读者进入读后，L 便减为 0，第 RN+1 个读者要进入读时，必然会因 wait(L，1，1)操作失败而阻塞。

描述如下：

 1 Var RN integer；
 2     L， mx: semaphore:=RN,1；
 3   begin
 4     parbegin
 5       reader: begin
 6         repeat
 7             Swait(L,1,1)；
 8             Swait(mx,1,0)；
 9             ...
10             perform read operation；            
11             ...
12             Ssignal(L,1)；
13         until false；
14         end
15       writer: begin
16         repeat
17         Swait(mx,1,1；L,RN,0)；
18         perform write operation；
19         Ssignal(mx,1)；
20         until false；
21         end
22     parend
23   end

经典进程的同步问题之——读者写者

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