操作系统学习笔记——生产者与消费者，读者和写者

i. 生产者生产一条数据

1. 首先查看缓冲区能否放入数据，有没有空的位置，如果有往下执行，否则说明缓冲区全

满了，消费者可能干什么去了没有来取数据，所以生产者阻塞等待资源，当一定的时候被唤醒（有空的了）。在此处，生产者如果发现缓冲区已经满了，生产者阻塞在此处。

2. 之后查看临界区是否可用（有没有进程在临界区），否则必须等待使用权，当使用临界资源的进程退出唤醒之。假设3个生产者都已经申请到资源，但是到此处时，只能有一个生产者可以进入，所以又要被阻塞一次。

3. 存入一条数据

4. 退出临界区，归还使用权

5. 数据单元+1，唤醒消费者。

ii. 消费者消费一条数据

1. 首先查看有数据单元，如果有执行，否则消费者阻塞等待资源，直到被生产者唤醒（信号？）

2. 查看临界区是否可用，如果可用执行，否则阻塞等待使用权。

3. 从缓冲区取一条数据。

4. 归还临界区使用权

5. 空单元+1，唤醒一个生产者（数据单元-1，生产者可以生产了）

6. 消费数据

const int buffersize = 10; //缓冲区大小 semaphore s = 1; //互斥信号量，初始化为1 semaphore n = 0; //资源信号量，数据单元，初始化为0 semaphore e = buffersize //资源信号量，空存储单元 void producer() { while(true) { produce(); //生产一条数据 wait(e); //i.1，查看缓冲层是否可用 wait(s); //i.2，查看临界区是否可用 dosomething() //i.3，存入一条数据 signal(s); //i.4，退出缓冲区，归还使用权。 signal(n); //i.5，数据单位+1，唤醒消费者 } } void consumer() { while(true) { wait(n); //ii.1查看缓冲区是否可用 wait(s); //ii.2查看临界区是否可用 dosomething(); //ii.3取一条数据 signal(s); //ii.4归还临界区使用权 signal(e); //ii.5空单元+1，唤醒生产者 consume(); //消费数据 } }

七 读者写者问题

1. 问题描述及满足的条件

l 该问题为多个进程访问一个共享数据区建立的一个通用模型，其中若干读进程只能读数据，若干写进程只能写数据。

l 允许多个读者进程可以同时读数据。

l 不允许多个写者同时写数据，只能互斥写数据。

l 若有写者进程正在写数据，则不允许读者进程读数据。

2. 如何控制读者和写者问题

l 如果采用生产者/消费者问题解决方法，严格互斥任何读者和写者进程，可以保证数据更新操作的正确性。

l 但是对于若干读进程，严格互斥，将影响效率，应该让读者同时读数据。

l 如果一个写者进程正在修改数据，别的写者及任何读者都不难访问该数据。

3. 读者优先

l 当一个读者正在读数据，允许其他读者进入。

l 现在假设一个写者到来，由于写操作是排他的，需要阻塞等待，如果一直都有新的读者陆续到来，写者的写操作将被严重推迟。

这种方法称为“读者优先”，一旦读者正在读数据，允许多个读者同时进入读数据，只

有当全部读者退出，才允许写者进入写数据，对写者不公平.

int readcount = 0; //读者个数 semaphore wsem = 1; //互斥信号量，初始化为1,互斥读者和写者 semaphore x = 1; //互斥修改readcount变量 void read() { while(true) { ///x:读者互斥修改readcount这个变量 wait(x); if(++readcount == 1) wait(wsem); signal(x); /// readData(); //读数据 wait(x); if(--readcount == 0) signal(wsem); signal(x); } } void write() { while(true) { wait(wsem); writeData(); signal(s); } }

4. 写者优先

l 为了防止“读者优先”可能导致写者饥饿，可以考虑写者优先。

l 即，当共享数据区被读者占用，后续紧邻到达的读者可以继续进入，若这时有一个写者到来且阻塞等待，则写者后面到来的若干读者全部阻塞。

l 这种方案解决写者饥饿问题，但降低了并发程度使系统性能较差。

int readcount = 0; //读者个数 int writecount = 0; //写者个数 semaphore wsem = 1; //写者信号量，互斥写者 semaphore rsem = 1; //读者信号量，互斥读者 semaphore x = 1; //互斥修改readcount变量 semaphore y = 1; //互斥修改writecount变量 semaphore z = 1; // void read() { while(true) { wait(z); //不让读者排成长队 wait(rsem); wait(x); if(++readcount == 1) wait(wsem); signal(x); signal(rsem); signal(z); /// readData(); //读数据 wait(x); if(--readcount == 0) signal(wsem); signal(x); } } void write() { while(true) { wait(y); //互斥 if(++writecount == 1) wait(rsem); //阻塞读者 signal(y); wait(wsem); //写者写数据 writeData(); signal(wsem); wait(y); if(--writecount == 0) signal(rsem); signal(y); signal(s); } }