读者写者问题--使用信号量的读者优先与写者优先程序分析

所谓谁谁优先的问题，我认为主要体现在以下两点中：

1.当低优先级进程(线程)获得临界区时，高优先级进程能很快从低优先级的进程中抢得访问权。

2.当高优先级的进程获得临界区访问权时，低优先级得等到高优先级全部访问完的空闲时间才能抢得访问权。

这两点中， 第一点一定得要，不然无法体现出优先的意思 。

第二点可以根据程序的需要决定。

程序摘自：《操作系统精髓与设计原理》

/* program readersandwriters*/
//读者优先,经过我修改了一点
int readcount = 0;
semaphore x = 1,z = 1, wsem = 1;
void reader()
{
while(true){
semWait(x);
readcount ++ ;
if(readcount == 1)
semWait(wsem);
semSignal(x);

READUNIT();//读数据

semWait(x);
readcount --;
if(readcount == 0)
semSignal(wsem);
semSignal(x);
}
}
void writer()
{
while(true){
semWait(z);//自己加的，不过这样降低了写操作的效率,但满足了以上2点。去除z信号后，就只满足第1点,可以自己分析分析
semWait(wsem);
WRITEUNIT();//写数据
semSignal(wsem);
semSignal(z);
}
}

程序中semWait 就是指信号量P 操作， semSignal 就是指V

首先明白一点 如果某一信号初始值为1 ，且在一个函数中是P,V操作是成对出现 ，那么这个信号量就是用来起互斥作用！

信号量x ,是用来保证readCount 自加自减操作和if条件语句操作的原子性。

来分析下为什么这个程序是读优先呢？

1.考虑下这种情况：如果读者已经获得临界区的访问权，那么当读者连续不断时（即中间间隔小），也就是说当一个进程读完前，另一个进程也进入到了临界区。 此时的话，任一时间在临界区中的写进程者会大于一 。 即使来了写进程，也只能有一个写者阻塞在wsem信号中，其余全阻塞在z信号中。。。直到某一时刻，无读者在临界区时，才有机会写临界区。

2.在考虑一种情况：写进程已经获得了临界区的访问权，且写进程也很密集。 此时读进程能不能优先得到访问权而不用等到写进程全部访问完呢？

答案是能。 写进程很多，那么一次又只能有一个写进程访问临界区。则其余的写进程都会在z信号中阻塞，排队且。 如果读进程也想访问了，读进程就会在wsem信号中阻塞排队即只有读进程会在wsem中阻塞排队。 注意：当此时的写进程一旦完成访问临界区WRITEUNIT . 下一句semSignal(wsem) , 好， 此时阻塞在wsem队列中的读进程就抢得到临界区的访问权。。

综上所述：在读者优先的程序中：写进程只有等待无读者访问临界区的时刻，才能得到访问权 ； 读进程在任意时候都可以得到访问权。

阻塞在wsem队列中最多只有一个写者 ，其余的写者阻塞在z信号中。 wsem队列中当然最多可能有有限个写者（因为写者能有很短的时候内得到访问权）

//写者优先

/*program readersandwriters*/
//写者优先
int readcount , writecount;
semaphore x = 1, y = 1, z = 1, wsem = 1 , rsem = 1;
void reader()
{
while(true){
semWait(z);//z信号用来保证阻塞在rsem信号中排队的读者至多只有一个。其余的阻塞在z上。
semWait(rsem);
semWait(x);//保证下面3句操作的原子性
readcount ++;
if(readcount == i)
semWait(wsem);
semSignal(x);
semSignal(rsem);//写者抢占访问权的时机!
semSignal(z);

READUNIT();

semWait(x);
readcount --;
if(readcount == 0)
semSignal(wsem);
semSignal(x);
}
}

void writer()
{
while(true){
semWait(y);
writecount ++;
if(writecount == 1)
semWait(rsem);//第一个写者阻塞地方
semSignal(y);

semWait(wsem);
WRITEUNIT();
semSignal(wsem);

semWait(y);
writecount --;
if(writecount == 0)
semSignal(rsem);
semSignal(y);
}
}

同前面一样， y是用来保护写者中对writecount操作的原子性。

1.当读者获得了访问临界区的权利时，且读者进程访问的很密集时(即很多读者都需要访问)，写者如何抢得访问权。

当读者获得访问权时即有一个进程正在执行READUINT操作时。和上一个读者优先程序中的写者差不多，如果没有写者，那么读者就能一个接一个到达临界区访问。但是因为READUINT操作前由于有z信号和rsem信号的互斥作用。使得读者一个只有一个通过这一段代码，其余的者阻塞在z信号中。进入临界区时是依次进入的(但出来不一定是先进先出) 。 一旦此时来了一个写者，他就会阻塞在rsem信号中。等会此时的读者刚一执行完semSignal(rsem)时，那么写者就得到rsem信号可以继续执行了。然后写者就只用等待读者中已经进入临界区的出来就能执行了。

2.当写者获得临界区的访问权时，读者只能等到临界区空闲时才能得到临界区访问权。

因为当写者获得临界区时，所有的读者都会阻塞在z信号和rsem信号中。 而只有最后一个写者访问完临界区时，才会semSignal(rsem)， 使得阻塞在rsem中唯一的读者获得临界区访问权。

z信号的作用是 当读者获得权限时， 此时来的写者不用等待他前面所有的读者都访问完才访问 。 因为z信号使得在rsem信号队列中至多只有一个读者阻塞

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