2. 考研
  3. 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，

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  82
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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