《UNIX程序设计》哈理工版本 信号量读者写者问题.doc.doc

《UNIX程序设计》哈理工版本中的“信号量读者写者问题”是一个经典的多进程同步问题，涉及到了操作系统中进程通信和资源管理的核心概念。在这个问题中，系统中有两类进程：读者（Readers）和写者（Writers），它们共同访问一个共享数据区域。为了保证数据的一致性和完整性，需要对读者和写者的访问进行协调，遵循以下规则： 1. **读—读允许**：允许多个读者同时读取共享数据。 2. **读—写互斥**：如果有读者正在读取，不允许写者写入。 3. **写—写互斥**：不允许两个写者同时写入。 4. **写进程优先**：写者在等待时，如果已有读者在读，应让所有读者完成后再允许写者写入。 为了解决这个问题，可以利用**信号量（Semaphores）**这一机制。信号量是一种用于进程间同步和互斥的工具，通常包括整型信号量和记录型信号量。在这个问题中，通常使用记录型信号量，因为它支持 PV 操作，即“P（Wait）”操作表示请求资源，“V（Signal）”操作表示释放资源。 1. **读者计数器**：一个信号量，用于记录当前正在读的读者数量，初始值为0。当读者进入时，执行 P 操作减一，离开时执行 V 操作加一。 2. **写者互斥信号量**：用于确保任何时候只有一个写者可以访问数据，初始值为1。写者在访问数据前执行 P 操作，访问完毕后执行 V 操作。 3. **读写互斥信号量**：保证在写者进行写操作时，没有读者在读，初始值也为1。在写者尝试写入前，执行 P 操作，写入后执行 V 操作，确保写操作完成后，其他进程可以继续访问。 程序设计通常分为读者模块和写者模块。读者模块使用系统调用来读取共享数据，并在访问时调用 PV 原语。写者模块则负责写入数据，同样使用 PV 原语确保互斥访问。 系统实现过程中，可能会遇到多个并发的进程同时读取数据的情况，这时需要通过信号量机制确保写者无法进行写操作。同时，当一个写者正在写入时，必须阻止其他写者和读者的访问。通过细心地设计和调试，可以实现一个满足所有条件的读者写者问题解决方案。 这个课程设计旨在让学生理解并实践进程同步与互斥的基本原理，掌握信号量机制，以及如何利用这些机制解决实际问题。通过对 UNIX 程序设计的学习，学生能够编写出在 Linux 环境下运行的控制台应用程序，有效地处理并发环境下的资源访问冲突。