PV操作系列--讀者寫者問題

問題描述

有一個許多進程共享的數據區，這個數據區可以是一個文件或者主存的一塊空間；有一些只讀取這個數據區的進程（Reader）和一些只往數據區寫數據的進程(Writer)，此外還需要滿足以下條件：
（1） 任意多個讀進程可以同時讀這個文件；
（2） 一次只有一個寫進程可以往文件中寫；
（3） 如果一個寫進程正在進行操作，禁止任何讀進程度文件。

讀優先

一個讀者試圖進行讀操作時，如果這時正有其他讀者在進行操作，他可直接開始讀操作，而不需要等待。

readcount  //讀者計數器
var rwmutex, rmutex = 1, 1；
int readcount = 0; 
cobegin 
	procedure reader_i            procedure Writer_j  // i,j = 1,2,….
	while true then               while true then
	begin                         begin
	P(rmutex);                    P(rwmutex); 
	                              寫更新；
	Readcount + +;                V(rwmutex); 
	if (readcount = = 1)          end
		P(rwmutex);
	V(rmutex);
	讀數據； 
	P(rmutex); 
	Readcount - -;
	if (readcount = = 0) 
		V(rwmutex);
	V(rmutex);
end
Coend

讀優先–代碼分析

讀進程

• readcount 表示讀進程數
• rmutex 是對於計數器readcount操作的互斥信號量，rwmutex表示是否允許寫的信號量
• P(rmutex) 表示對每次有一個讀者要進行讀操作，要先對readcount 共享變量互斥操作，然後判斷當前是否是第一名讀者，如果是第一名讀者，那麼接下來將判斷rwmutex信號量得出此時是否有作者在臨界區（有的話，阻塞讀進程；無，阻塞寫進程）
• V(rmutex)表示結束對readcount共享信號量的互斥訪問
• 讀者讀完後，又開始對readcount共享信號量的互斥訪問，此時需要判斷readcount是否爲0，代表最後一個人離開讀進程區，從而判斷是否有寫進程，if yes，喚醒其中一個寫進程到臨界區

寫進程

• 確保沒有讀進程情況下，寫進程才能不阻塞
• 寫進程完畢，判斷是否有阻塞的讀進程，if yes，喚醒其中一個讀進程進入臨界區

寫優先

一個讀者試圖進行讀操作時，如果有其他寫者在等待進行寫操作或正在進行寫操作，他要等待該寫者完成寫操作後纔開始讀操作。

1）多個讀者可以同時進行讀
2）寫者必須互斥（只允許一個寫者寫，也不能讀者寫者同時進行）
3）寫者優先於讀者（一旦有寫者，則後續讀者必須等待，喚醒時 優先考慮寫者），假設讀者數是固定的
對第三點的解析：讀寫互斥，P原語，V原語操作首先考慮寫者
我們可採用下面的算法：

rwmutex：用於寫者與其他讀者/寫者互斥的訪問共享數據
rmutex：該信號量初始值設爲10，表示最多允許10個讀者進程同時進行讀操作
var rwmutex, rmutex： semaphore := 1, 10；

cobegin 
procedure reader_i          procedure Writer_j
begin	                    begin // j = 1,2,….
P(rwmutex);                 P(rwmutex);
P(rmutex);                  for (i = 1;i <= 10;i + +) P(rmutex);
V(rwmutex);                 //禁止新讀者，並等待已進入的讀者退出讀進程
							// 寫更新；
V(rmutex);                  for (i = 1;i <= 10;i + +) V(rmutex);
end                         //恢復允許rmutex值爲10，喚醒讀進程
                            v(rwmutex)
							end

Coend