操作系统养成计划之篇一：同步互斥经典问题

记录学习过程的点点滴滴，存在不足之处望指正。

在操作系统当中，存在着各种线程，进程，而这些东西会公用一些资源，为了避免混乱，则引进了信号量以实现同步和互斥。

同步：即多个进程协同完成某一个操作

互斥：顾名思义，即A在使用某一资源时，B则不能使用该资源，只有当A释放该资源，B才可以使用，反之亦然。

关于信号量实现同步互斥的两个经典问题！

1、生产者--消费者问题：

问题描述：有一群生产者进程和一群消费者进程共享n个缓冲区的资源，当缓冲区没有满时，生产者可以将生产的产品投入进去；当缓冲区非空时，消费者可以将缓冲区的一个资源给取走。

问题分析：首先两个进程对于缓冲区的访问是一个互斥关系，所以可以设置一个信号量控制互斥关系，同时，只有生产者生产之后，消费者才可以消费，顾，生产者和消费者又存在着密切的同步关系

PV操作的实现：设置信号量mutex作为互斥信号量，互斥信号量初值为1，设置full信号量表示当前已放产品的缓冲区数，初值为0，设置empty信号量表示当前未放产品的缓冲区数，初值为n。

semaphore  mutex=1；

semaphore  empty=n；

semaphore  full=0；

produce（）{

  while（1）{

produce an item in nextp；

p（empty）；

p（mutex）；

add nextp to buffer；

V(mutex)；

V(full)；

}

}

consumer（）{

  while(1){

p(full);

p(mutex);

remove an item from buffer;

v(mutex);

v(empty);

consume the item;

}

}

2、读者——写者问题

问题描述：有两者并发的进程，读者和写者，共享一个文件，共享原则如下：

a：读写互斥访问

b：写写互斥访问

c：允许多个读者同时访问

问题分析：只有两组进程，读写和写写存在互斥关系，而读读则是不存在互斥的，所以通过设置信号量来访问，设置一个count来表示当前读者数量，初值为0，设置mutex为互斥信号量，用于保护跟新count时的互斥，设置rw用于保证读写的互斥关系。

int count=0；

semaphor mutex=1；

semaphor rw=1；

write（）{

    while(1){

p(rw);

writing;

v(rw);

   }

}

reader(){

    while(1){

p(mutex);

if(count==0);

p(rw);

count++;

v(mutex);

reading;

p(mutex);

count--；

if(count==0)

v(rw);

v(mutex);

}

}

上面的这种算法存在一个问题，由于读的优先级高于写的优先级，当读的进程不断进来累加，会导致写进程一直处于等待，从而“饿死”；所以可以增加一个信号量，设置写的优先级高于读的优先级，这样就可以避免写进程被饿死的悲惨命运

int count=0；

semaphor mutex=1；

semaphor rw=1；

semaphor w=1;

write（）{

    while(1){

p(w);

p(rw);

writing;

v(rw);

v(w);

   }

}

reader(){

    while(1){

p(w);

p(mutex);

if(count==0);

p(rw);

count++;

v(mutex);

reading;

p(mutex);

count--；

if(count==0)

v(rw);

v(mutex);

}

}

通过w信号量，在读进程只占用而不释放，这样，当存在写进程的时候，读进程就得等待，只有等到写进程处理并释放w信号量，才允许下一个读进程执行。

Thanks for your reading。