操作系统课上作业.ppt

1、读者写者问题线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并发控制。,张国栋董乐乐马瑞潘术森陈世飞熊志标,问题分析,读者写者问题(1)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。包括1、写者和写者2、读者和写者（2）有一群写者和一群读者，写者在写同一本书，读者也在读这本书，多个读者可以同时读这本书，但是，只能有一个写者在写书。（3）读者必写者优先，也就是说，读者和写者同时提出请求时，读者优先。当读者提出请求时需要有一个互斥操作，另外，需要有一个信号量S来当前是否可操作。,BOOK,读者,写者,基本要求：读读允许；读写互斥；写写互斥（1）任意多的读进程可以

2、同时读这个文件；（2）一次只允许一个写进程往文件中写；（3）如果一个写进程正在往文件中写，禁止任何读进程或写进程访问文件；（4）写进程执行写操作前，应让已有的写者或读者全部退出。这说明当有读者在读文件时不允许写者写文件。,解决办法：（1）除了上述四个规则外，还增加读者优先的规定，当有读者在读文件时，对随后到达的读者和写者，要首先满足读者，阻塞写者。这说明只要有一个读者活跃，那么随后而来的读者都将被允许访问文件，从而导致写者长时间等待，甚至有可能出现写者被饿死的情况。如果读者来：无读者、写者，新读者可以读有写者等待，但有其他读者正在读，新读者可以读有写者写，新读者等如果写者来：无读者，新写者可以

3、写有读者，新写者等待有其他写者，新写者等待,最多允许RN个读者同时读。为此，又引入了一个信号量L,并赋予初值为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）操作失败而堵塞。,如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录当前的读者数目，用于确定是否释放写者线程，（当readcout=0时，说明所有的读者都已经读完，释放一个写者线程），每个读者开始读之前都要修改readcount,为了互斥

4、的实现对readcount的修改，需要一个互斥对象Mutex来实现互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要一个临界区对象write,当写者发出写的请求时，必须先得到临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读写互斥，当readcount=1时，（即第一个读者的到来时，），读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权，写者都阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区对象所有权时，第一个判断完readcount=1后，其余的读者由于等待对readcount的判断，阻塞在Mutex上！,临界资源,Reader,Writer,readcount,Mutex,临界区write,当新的读

5、者到来的时候，若当前正有读者在进行读操作，则该读者无需等待前面的写操作完成，直接进行读操作。设置两个互斥信号量：rwmutex用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据rmutex用于读者互斥的访问读者计数器readcountvarrwmutex,rmutex：semaphore:=1,1；intreadcount=0;cobeginreaderibegin/i=1,2,.P(rmutex);Readcount+;If(readcount=1)P(rwmutex);V(rmutex);读数据；P(rmutex);Readcount-;If(readcount=0)V(rwmutex);V(rm

6、utex);EndWriterjbegin/j=1,2,.P(rwmutex);写更新；V(rwmutex);EndCoend,写者优先与读者优先相类似。不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当填加一个整形变量Write_count，用于记录正在等待的写者的数目，当Write_count=0时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量Write_count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex。为了实现写者优先，应当填加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。读者线程除了要

7、对全局变量Read_count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mutex1,mutex2,写者优先：1）多个读者可以同时进行读2）写者必须互斥（只允许一个写者写，也不能读者写者同时进行）3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）设置三个互斥信号量：rwmutex用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据rmutex用于读者互斥的访问读者计数器readcountnrmutex用于写者等待已进入读者退出，所有读者退出前互斥写操作varrwmutex,rmutex，nrmutex：semaphore:=1，1，1；intreadcount=0;cobeginreaderbegin/i=1,2,.P(rwmutex);P(rmutex);Readcount+;If(readcount=1)P(nrmutex);/有读者进入，互斥写操作V(rmutex);V(rwmutex);/及时释放读写互斥信号量，允许其它读、写进程申请资源读数据；,P(rmutex);Readcount-;If(readcount=0)V(nrmutex);/所有读者退出，允许写更新V(rmutex);Endcowriterwriterbegin/i=1,2,.P(nrmutex);write-count+;V(nrmute