操作系统学习笔记——读者写者问题

动机：共享数据的访问

两种类型使用者：读者，不需要修改数据；写者，读取和修改数据

问题的约束：

        允许同一时间有多个读者，但在任何时候只有一个写者；当没有写者时，读者才能访问数据；当没有读者和写者时，写者才能访问数据；在任何时候只能有一个线程可以操作共享变量。

 

多个并发进程的数据集共享：读者-只读数据集；他们不执行任何更新。写者 - 可以读取和写入

共享数据： 数据集data；信号量CountMutex，保证Rcount的互斥，初始化为1；信号量WriteMutex，对写者的互斥保护，初始化为1；整数Rcount代表多少个读者，初始化为0

 

信号量实现，读者优先：

写者

sem_wait(WriteMutex);

write;

sem_post(WriteMutex);





读者
sem_wait(CountMutex); 对Rcount做互斥保护
if(Rcount == 0)  
    sem_wait(WriteMutex);  //将read包起来
++Rcount;
sem_post(CountMutex); 所以这一句和上面的那句包起来中间的部分

read;

sem_wait(CountMutex); 对Rcount做互斥保护
--Rcount;
if(Rcount==0)
    sem_post(WriteMutex);  //将read包起来
sem_post(CountMutex); 所以这一句和上面的那句包起来中间的部分

 

用管程实现写者优先：

伪码：

Database::Read(){
    Wait until no writers;
    read database;
    check our - wake up waiting writers;
}

Database::Write(){
    Wait until no readers/writes;
    write database;
    check out - wake up waiting readers/writers;
}

管程的状态变量：

AR = 0;  //活动的读者
AW = 0;  //活动的写者
WR = 0;  //等待的读者
WW = 0;  //等待的写者
Condition okToRead;//两个条件变量
Condition okToWrite;
Lock lock;  //互斥

读者的实现：

Public Database::Read(){
    //wait until no writers;
    StartRead();
    read database;
    //check out - wake up waiting writers;
    DoneRead();
}

Private Database::StartRead(){
    lock.Acquire();//确保只有一个函数进入管程
    while( (AW+WW)>0 ){//存在写者
        WR++;
        okToRead.wait(&lock);//去等待，释放锁
        WR--;
    }   
    AR++;//读者增加一个
    lock.Release();
}

Private Database::DoneRead(){
    lock.Acquire();
    AR--;    //读完后读者减1
    if( AR==0 && WW>0 ){
        okToWrite.signal();//唤醒写者
    }
    lock.Release();
}

写者：

Public Database::Write(){
    //wait until no readers/writers;
    StartWrite();
    write databse;
    //check out - wake up waiting readers/writers;
    DoneWrite();
}

Private Database::StartWrite(){
    lock.Acquire();
    while( (AW+AR)>0 ){
        WW++;
        okToWrite.wait(&lock);
        WW--;
    }    
    AW++;
    lock.Release();
}

Private Database::DoneWrite(){
    lock.Acquire();
    AW--;        
    if(WW>0){
        okToWrite.signal();//唤醒一个写者
    }
    else if(WR>0){
        okToRead.broadcast();//唤醒所有等待的读者
    }
    lock.Release();
}