1.生产者-消费者问题
有多个生产者和消费者对n个缓冲区的使用。
生产者
produce an item in nexp;
wait(empty); //减少空
wait(mutex);
buffer(in):=nexp;
in:=(in+1) mod n;
signal(mutex);
signal(full);
消费者
wait(full); //用于先放后取
wait(mutex); //消费者取
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
signal(mutex); //消费者取
signal(empty); //消费则取完后还原空
full是满信号量,用于先放后取。 empty是空信号量,表示空的数量。生产者放入的时候先wait(empty)检测是否有空, 放完后signal(full)满信号量加1 表示放入了一个 消费者 取的时候就先wait(full)看看缓冲区内是否有物品 取完后执行signal(empty),还原空。
mutex是互斥信号量 保证多个生产者不能同时对一个缓冲区同时放入,也不能同时多个消费者对同一个缓冲区同时取出。
2.哲学家进餐问题
五个哲学家共用一张圆桌, 分别坐在周围的五张椅子上,在 桌子上有五只碗和五只筷子,他 们的生活方式是交替地进行思考 和进餐。平时,一个哲学家进行 思考,饥饿时便试图取用其左右 最靠近他的筷子,只有在他拿到 两只筷子时才能进餐。进餐毕, 放下筷子继续思考
记录型信号量解决哲学家进餐问题:筷子是临界资源,在一段时间内只允许 一个哲学家使用。为实现对筷子的互斥使用, 用一个信号量表示一只筷子,五个信号量构 成信号量数组。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore; 所有信号量均被初始化为1。
第i位哲学家的活动描述为:
repeat
wait(chopstick[ i ]);
wait(chopstick[ ( i +1) mod 5];
eat;
signal(chopstick[ i ]);
signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
think;
until false;
就餐死锁问题
假如五位哲学家同时饥饿而各自拿起左 边的筷子时,就会使五个信号量chopstick 均为0,当他们再试图去拿右边的筷子时,都 将因无筷子可拿而无限等待。
解决方法: 数量控制 至多只允许有四位哲学家同时去拿左 边的筷子,最终能保证至少有一位哲学家 能够进餐,并在用毕后释放出他用过的两 只筷子,从而使更多的哲学家能够进餐。--限制并发执行的进程数 一刀切: 仅当哲学家的左右两只筷子均 可用时,才允许他拿起筷子进餐。 ---采用AND信号量。
在哲学家进餐问题中,要求每个哲学家先获得两个临界 资源(筷子)后方能进餐。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore:=(1, 1, 1, 1, 1); Process i repeat think; Swait(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); eat; Ssignal(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); until false;
规定奇数号哲学家先拿他左边的 筷子,然后再去拿右边的筷子;偶数 号哲学家则相反。保证总会有一个哲 学家能同时获得两只筷子而进餐
3.读者写者问题
一个数据文件被多个进程共享。Reader进程 只要求读文件,Writer进程要求写入内容。
同步关系:多个读进程可同时读,Writer进程与任何其他进程(包括 Reader进程或其他Writer进程)不允许 同时访问文件。
readcount 表示正在读的进程数目,防止多个读者对readcount操作出问题,设互斥信号量初值为1
semaphore rmutex=1,wmute=1;
int readcount=0;
void reader()
{
do{
wait(rmutex);
if(readcount==0)
wait(wmutex);
readcount++;
signal(rmutex);
.....
wait(rmutex);
readcount--;
if(readcount==0)
signal(wmutex);
signal(rmutex);
}while(1)
}
void writer()
{do{
wait(wmutex);
write
signal(wmuex);
}while(1)