OS | 读者写者问题（读者优先,写者优先 ,读写公平）

读者优先

读者优先的解决方案：

互斥信号量 wrt，初值是 \(1\)，代表一个共享文件，解决 “读－写”互斥，“写－写”互斥。

一个记数器，即整型变量 readcount，记录读者数，初值是 \(0\)。 来一个读者， readcount 加 \(1\) 当 \(readcount ＝1\) 表示是第一个读者， 则需要执行 \(P\) 操作抢占文件；否则表示已有读者在安全的读数据。走一个读者，readcount 减 \(1\) 当 \(readcount ＝0\) 表示是最后一个读者，则需要 \(V\) 操作释放资源；否则表示还有读者在读数据。

readcount 为多个读者共享的变量，是临界资源。用互斥信号量 mutex 控制, mutex 初值是 \(1\) 。

int readcount=0; 
semaphore mutex=1, wrt=1 ; 
 
读者进程：
    wait (mutex);
	readcount++;	
	if (readcount == 1)
	       wait(wrt);
	signal (mutex);
		…
	   reading is performed
		 …
	wait (mutex);
	readcount--;
	if (readcount == 0)
		signal (wrt);
	signal (mutex);
 
 
写者进程：     
      wait(wrt);
	    …
         writing is performed
	    …
      signal(wrt);
 

写者优先

1. 写者线程的优先级高于读者线程。
2. 当有写者到来时应该阻塞读者线程的队列。
3. 当有一个写者正在写时或在阻塞队列时应当阻塞读者进程的读操作，直到所有写者进程完成写操作时放开读者进程。
4. 当没有写者进程时读者进程应该能够同时读取文件。

解决方案：

在读者优先的基础上

增加信号量 \(r\)，初值是 \(1\)：当至少有一个写进程准备访问数据区时，用于禁止所有的读进程。

增加一个记数器，即整型变量 writecount ，记录写者数，初值是 \(0\) 。 \(writecount\) 为多个写者共享的变量，是临界资源。用互斥信号量 \(mutex2\) 控制, \(mutex2\) 初值是 \(1\)。

增加 \(mutex3\) ，初值是 \(1\) ：在 \(r\) 上不允许建造长队列，否则写进程将不能跳过这个队列，因此，只允许一个读进程在 \(r\) 上排队，而所有其他读进程在等待 \(r\) 之前，在信号量 \(mutex3\) 上排队。

int readcount=0, writecount=0; 
semaphore mutex1=1, mutex2=1, mutex3=1, w=1, r=1 ; 
 
读者进程：
P(mutex 3);
   P(r);
      P(mutex 1);
         readcount++;
         if (readcount == 1 ) 
            P(w);
      V(mutex 1);
    V(r);
V(mutex 3);
      reading is performed
P(mutex 1);
    readcount --;
    if (readcount == 0 )
             V(w);
V(mutex 1);
 
写者进程：     
P(mutex 2);
    writecount++;
    if (writecount == 1 )
           P(r);
V(mutex 2);
P(w);
    writing is performed
V(w);
P(mutex 2);
    writecount --;
    if (writecount == 0)
           V(r);
V(mutex 2); 

读写公平

1. 优先级相同。

2. 写者、读者互斥访问。

3. 只能有一个写者访问临界区。

4. 可以有多个读者同时访问临界资源。

解决方案：

具体实现：

1. 设置file信号量实现对临界资源的互斥访问。

2. 设置计数器 \(readCount\) 实现多个读者访问临界资源，通过设置信号量 \(mutex\) 实现对 \(readCount\) 计数器的互斥访问。

3. 设置信号量 \(w\) 实现读者和写者的公平竞争（令牌）。

4. 设置信号量 \(rw\) 实现只有读者队列或写者阻塞在 \(w\)（对资源的访问控制）

int readcount=0; 
semaphore mutex=1, rw=1 w=1; 
 
读者进程：
        wait (w);
        wait (mutex);
        if (readcount == 0)
	       wait(rw);
    	readcount++;	
    	signal (mutex);
        signal (w);
		…
    	   reading is performed
		 …
    	wait (mutex);
    	readcount--;
    	if (readcount == 0)
    		signal (rw);
    	signal (mutex);
 
 
写者进程：     
    wait(w);
    wait(rw);
	    …
         writing is performed
	    …
    signal(rw);
    signal(w);
 

• 参考链接：读者写者问题（读者优先、写者优先、公平竞争）