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在值为0的点上是控制顺序的关键
注意
每个程序中用于实现互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对地出现。
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。
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。
模拟交替执行过程,检查控制是否正确。
哲学家就餐问题
互斥
五个哲学家共用一张圆桌,分别坐在周围的五张椅子上,在桌子上有五只碗和五只筷子,他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。平时,一个哲学家进行思考,饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子,只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐毕,放下筷子继续思考。
1)记录型信号量解决哲学家进餐问题
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。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore;
所有信号量均被初始化为1。
第i 位哲学家的活动可描述为:
repeat
wait(chopstick[ i ]);
//当哲学家饥饿时,总是先拿左边的筷子,再拿右边的筷子。
wait(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
eat;
…
signal(chopstick[ i ]);
//当哲学家进餐毕,先放下左边的筷子,再放下右边的筷子。
signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
think;
until false;
2)就餐死锁问题
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。
-
数量控制:
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Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore:=(1, 1, 1, 1, 1); Process i repeat think; Swait(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); eat; Ssignal(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); until false;
读者——写者问题
有条件的互斥
类似问题
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单行问题
同向不互斥,异向互斥
-
船闸问题
同闸航道不互斥,不同闸的互斥
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。
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
Writer :
repeat
wait(wmutex);
写入文件;
signal(wmutex);
until false;
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)
利用信号量集机制解决读者——写者问题
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;