实现一个经典的“读者一写者”算法时,若当前临界区中有读者访问,写者再来时必须在临界区外面等候,如果其后读者源源不断地到达,按策略他们均可以进入临界区,始终保持临界区中有读者访问,那么写者可能长时间不能进入临界区而形成饥饿。为解决此类问题,我们修改访问策略,

admin2012-06-26  49

问题 实现一个经典的“读者一写者”算法时,若当前临界区中有读者访问,写者再来时必须在临界区外面等候,如果其后读者源源不断地到达,按策略他们均可以进入临界区,始终保持临界区中有读者访问,那么写者可能长时间不能进入临界区而形成饥饿。为解决此类问题,我们修改访问策略,要求当写者到达时,写者具有优先权。具体说,写者到达后,已经在临界区内的读者继续读取直到结束,而后来的读者就不能进入临界区。等所有的读者离开临界区以后让写者先进去访问,然后等写者离开后再允许读者进入临界区。这所谓“写者优先读者一写者’’问题。请用信号量和PV操作来描述这一组进程的工作过程。

选项

答案第一部分:假设临界区能容纳的最大读者数量为n。则: typedef int semaphore; //定义信号量 semaphore mutex=1; //读写的互斥量 semaphore readers=n; //读者的资源量 void Readers(viod) //读者进程 { while(TRUE){ //调度 P(mutex); //读写互斥 P(readers); //读者资源量减一,为负时等待 V(mutex); //释放读写互斥 read_data(void); //读者读取数据 V(readers);} //离开时释放读者数量,加一 } Void Writers(void) //写者进程 { while(TRUE){ P(mutex); //获取读写互斥量 for(int i=1;i<=n;i++)P(readers); //将许可读者进入的资源量消耗光 write data(void); //写入数据 for(int i=1;i<=n;i++)V(readers); //释放读者的资源量 V(mutex);} //释放读写互斥量 } 第二部分:若对读者的数量不加以限制,那么应该如下书写程序。 typedef int semaphore; //定义信号量 semaphore rwmutex=1; //读写的互斥量 semaphore rcmutex=1; //访问读者计数器的互斥量 semaphore nrmutex=1; //写者等待读者退出的互斥量 int readerscount=0; //读者计数器 void Readers(viod) //读者进程 { while(TRUE){ //调度 P(rwmutex); //读写互斥 P(rcmutex); //进入修改读者计数器互斥 readerscount++; //读者数量加一 if(readerscount=1)P(nrmutex); //若是第一个读者,互斥写者 V(rcmutex); //释放读者计数器互斥量 V(rwmutex); //及时释放读写互斥量,允许其它进程申请 read data(void); //读者读取数据 P(rcmutex); //离开临界区时读者计数器互斥 readerscount--; //读者数量减一 if(readerscount==0)V(nrmutex); //所有读者退出临界区 V(rcmutex);} //离开时释放读者计数器互斥量 } Void writers(void) //写者进程 { while(TRUE){ P(rwmutex); //获取读写互斥量 P(nrmutex); //若临界区有读者,等待其退出 write_data(void); //写入数据 V(nrmutex); //允许后续第一个读者进入临界区 V(rwmutex);} //允许新的读者和写者排队 } 上述程序不能保证在等待队列中写者更优一点,因为上述约束条件只能将读者无限制地进入临界区的情况给屏蔽了,而在临界区外,读者和写者还是按照先来先服务的方式排队。 第三部分给出的方法使得访问队列中只要有写者出现,它必然优先进入临界区。 typedef int semaphore; //定义信号量 semaphore rwmutex=1; //读写的互斥量 semaphore rcmutex=l; //访问读者计数器的互斥量 semaphore wcmutex=1; //访问排队写者计数器的互斥量 semaphore nrmutex=1; //写者等待读者退出的互斥量 int readerscount=0; //读者计数器 int writerscount=0; //写者计数器 void Readers(viod) //读者进程 { while(TRUE){ //调度 P(rwmutex); //读写互斥 P(rcmutex); //进入修改读者计数器互斥 readerscount++; //读者数量加一 if(readerscount==1)P(nrmutex); //若是第一个读者,互斥写者 V(rcmutex); //释放读者计数器互斥量 V(rwmutex); //及时释放读写互斥量,允许其它进程申请 read_data(void); //读者读取数据 P(rcrmutex); //离开临界区时读者计数器互斥 readerscount--; //读者数量减一 if(readerscount==0)V(nrmutex); //所有读者退出临界区 V(rcmutex);} //离开时释放读者计数器互斥量 } Void writers(void) //写者进程 { while(TRUE){ P(wcmutex); //获取写者队列互斥量 writerscount++; //写者队列加一 if(writerscount==1)P(rwmutex); //第一写者使用读写互斥量 V(wcmurex); //释放写者计数互斥量 P(nrmutex); //若临界区有读者,等待其退出 write_data(void); //写入数据 V(nrmutex); //释放后续第一个读者 P(wcmutex); //获取写者队列互斥量 writerscount--; //写者队列减一 if(writerscount==0)V(rwmutex); //最后一个写者退出,释放临界区 V(wcmutex);} //释放写者计数互斥量 } 每个读者进程最开始都要申请一下rwmutex信号量,之后在真正做读操作前即让出 (使得写进程可以随时申请到rwmutex)。而只有第一个写进程需要申请nrmutex,之后就一直占着不放了,直到所有写进程都完成后才让出。等于只要有写进程提出申请就禁止读进程排队,从而提高了写进程的优先级。

解析 “写者优先读者-写者”问题也是考试的热点,解决此类问题也分两方面,一是读者访问临界区的最大数量是有限的,例如说n,那么程序就比较简单,看解答中第一部分。若是不限的,则必须设定一个排队的信号量,所有到达临界区的所有读者一写者均需在此排队,按先来先服务使用临界区,一旦进入临界区以后就释放该信号量。见解答的第二部分。
    若需要彻底地让后到的写者跨越前面等待的读者,那么需要设定更多的限制,见解答的第三部分。
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