进程的同步问题

生产者-消费者问题（互斥、同步）
1.多个生产者和消费者对缓冲区的使用，无论生产者、消费者使用缓冲池时应保证互斥使用（互斥信号量mutex）
2.生产者和消费者之间交叉有序：（1）有序的控制最根源在产品数量上。（2）设置两个信号量：分别针对生产者、消费者设置不同的信号量，empty和full表示缓冲池中空缓冲和满缓冲池（即产品）的数量。（empty和full两者有天然的数量关系，在PV控制下值不段变化，但在值等于0的点上时控制顺序的关键）
Procuder: Consumer:
repeat repeat
…… ……
procuder an item in nexp; wait(full);
wait(empty); wait(mutex);
wait(mutex); nextc:=buffer(out);
buffer(in):=nexp; out:=(out+1)mod n;
in:=(in+1)mod n; signal(mutex);
signal(mutex); signal(empty);
signal(full); consume the item in nexc;
until false; until false;

检查：
1.每个程序中用于实现互斥的wait（mutex）和signal（mutex）必须成对的出现。
2.控制顺序的信号量empty和full的wait和signal操作，成对的出现在不同的进程中。
3.在每个程序中的多个wait操作顺序不能颠倒，并且应先执行对资源信号量的wait操作，再执行对互斥信号量的wait操作，否则可能引起进程死锁。
4.模拟交替执行过程，检查控制是否正确。

两个生产者两个消费者同步模拟分析：

*利用AND信号量解决
*利用管程解决

哲学家进餐问题（互斥）
相邻两位不能同时进餐；最多只能有两个人同时进餐。
1.记录型信号量解决哲学家进餐问题：
筷子是临界资源，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。
semaphore chopsticks[5]={1、1、1、1、1}；所有信号量被初始化为1；
repeat
wait(chopstick[i]);
wait(chopstick[(i+1)mod5]);
……
eat
……
signal（chopstick[i]）;
signal(chopstick[(i+1)mod5]);
……
think；
util false；
2.就餐死锁问题
使五个信号量chopstick均为0，再去拿右边的筷子的时候将因无筷子可拿而无限等待。
解决方法：（1）数量控制：限制并发执行的进程数（至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子，保证有一位能够进餐，并在进餐完成后同时释放两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐）
（2）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。
Var chopstick: array[0,1,2,3,4] 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]);
util false;
(3)IF控制编程
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；偶数号的哲学家则相反，保证有一个哲学家能够同时获得两只筷子而进餐。
if I mod 2=0
……
else
……

读者-写者问题（有条件的互斥）

• 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。
• 合理的同步关系是：（1）多个读进程可以同时读；（2）Writer进程与其他任何进程（包括Reader进程或其他Writer进程）不允许同时访问进程。

读者之间不需要互斥的要求；
只有第一个进程进行互斥判断；只要有一个“读进程”在读就不释放，“写进程”就不能写（一种读者优先的方式）
Reader:
repeat
wait(rmutex);
if Readecount=0
then wait(wmutex);
Readecount:=Readecount+1;
signal(rmutex);
……
perform read operation;
……
wait(Rmutex);
Readecount:=Readecount-1;
if Readecount=0;
then signal(wmutex);
signal(rmutex);

写着之间需要互斥的要求；（判断互斥信号量）
Writer:
repeat
wait(wmutex);
写入文件；
signal(wmutex);
util false;