信号量经典题

前言

内容来自《操作系统概念第九版》

读者-作者问题

问题描述

假设一张电话表被多个进程共享。有的进程只查找某个用户的电话号码（只读），有的进程可能会更新表（读和写）中用户的信息（电话号码，名字等）。将其分为两类：前者为读者，后者为作者（writer)。读者同时访问表不会导致不利结果，读者和作者同时访问数据会导致异常。设计读者和作者进程，实现读者之间能共同访问，读者和作者阻塞访问。

思路

读者和读者

如果只存在读者，不需要控制。

读者和作者

使用一个二进制信号量实现

对读者之间的影响
读者之间也阻塞
解决方法
一个读者和作者访问数据。有两种情况

1. 读者获得访问权限，因此其余的读者在该读者访问期间，都可以访问
2. 作者获得访问权限，所有读者等待

让第一个读者去争取访问的权限，如果争取到了则后续读者都可以访问；
当所有读者进程都访问完之后，再释放信号量。
只要让一个读者抢到了，这个作者就完了！！

注意：

• 对rw_mutex的处理要放在mutex里，不然会出错。例如假如wait(rw_mutex)放在signal(mutex)之后，会导致第一个读者阻塞，其他读者能正常通过。
• 同样将rw_mutex是释放放在最后的signal(mutex)之后，会导致被reader_count--的值被改为0之后，又被后续的读者改为1，这时候释放rw_mutex导致最新的读者和作者同时进入临界区
• 上述分析，作者很容易进入饥饿，尤其是对数据库这种读操作远比写操作频繁的数据。

一些想法

为了不让作者饿死，可以控制读者的访问量。设置个阈值，最多进多少个读者，搞完赶紧让作者爽一下。

哲学家就餐问题

问题描述

很典型的问题，不考虑太多的话很容易实现一个问题多多的解决方法。

假设有5个哲学家，只用吃饭和思考。他们坐在一个圆桌前。桌子中央有一碗米饭，每个哲学家前面有一个碗，碗左右两边各有一支筷子，共有5个碗，5支筷子。哲学家需要同时获取到两只筷子才能吃饭，且每次只能拿起一支筷子。如何保证哲学家能吃饭，并且不会出现死锁和饥饿的情况。

解决方法

首先哲学家吃饭的基本步骤是

1. 先获取一根筷子
2. 后获取另一根筷子
3. 吃饭

最简单的方法

每个哲学家先拿起左边的筷子，后拿起右边的筷子，然后吃饭。假如哲学家同时拿起左边的筷子，很容易出现死锁。

改进方案

1. 允许最多4个哲学家同时在桌上
2. 只有一个哲学家的两根筷子都可用时，他才能拿起它们。把拿起两根筷子模拟成原子操作。（放在临界区就是一种方法）
3. 使用对称解决方法。奇数哲学家拿左边，偶数哲学家先拿右边
4. 使用管程