关于生产者消费者问题的OpenMP实现

关于生产者消费者问题的OpenMP实现

1. 博客内容：

针对典型的生产者和消费者问题，使用OpenMP编程，实现生产者生成随机数，由消费者求和并打印的操作。

2. 问题分析：

• 数据竞争问题：当有多个生产者向同一个缓冲区写数据，以及有多个消费者从同一个缓冲区读取数据时，存在数据竞争的问题。

• 生产者消费者问题：生产者向缓冲区发送数据，消费者从缓冲区取出数据，但是当缓冲区满时，生产者不能发送数据，当缓冲区为空时，消费者不能从缓冲区取出数据。

3. 实验设计：

3.1 数据结构：

设计一个缓冲区的队列结构，生产者向队尾发送数据，消费者从队头取数据。数据结构中包含队头和队尾指针（用整数模拟，用数组模拟循环队列）。为了提高并行度，队列使用两个锁（队头锁和队尾锁）实现互斥，以解决数据竞争的问题，这样生产者和消费者就可以同时进行操作。如果只使用一个锁，那么对整个队列的操作都是互斥的，生产者和消费者的操作不能同时进行。

// messege_queue structure
struct messege_queue{
    int *msg;
    int front;
    int back;
    omp_lock_t front_mutex;
    omp_lock_t back_mutex;
};

3.2 操作函数：

1.初始化函数：

初始化锁，消息队列的分配，和相关的变量：

// initiatl every thread and its messege_queue
void initial(messege_queue* init){
    init->msg = (int*)malloc(sizeof(int)*MAX_MESSEGE_QUEUE_SIZE);
    init->front = 0;
    init->back = 0;
    omp_init_lock(&(init->front_mutex));
    omp_init_lock(&(init->back_mutex));
}

2.销毁函数：

销毁锁，释放队列的空间：

// destroy every thread and its messege_queue 
void destroy(messege_queue* dstry){
    free(dstry->msg);
    omp_destroy_lock(&(dstry->front_mutex)