經典的IPC問題

inter-process communication的縮寫，含義是程序間通訊，是指兩個程序間交換資料的過程。

哲學家的生活包括兩個不同的階段：吃飯和思考

當乙個哲學家覺得餓時，他就試圖去取他左邊和右邊的叉子，每次拿一把，但是部分次序，如果成功地獲得了兩把叉子，他就吃一會兒，然後放下叉子繼續思考。

關鍵的問題就是：為每個哲學家寫一段程式來描述其行為而且不能思索，你可以做到嗎？

一種不正確的解法

#define n 5		//哲學家的數目
void philosopher(int i) 
}

但是當所有哲學家同時拿起左邊的叉子，無法得到右邊的叉子——死鎖程式稍作修改：所有的哲學家都同時拿起左叉，看到右叉不可用，又都放下左叉，等一會兒，又同時拿起左叉，如此這般，永遠重複。對於這種情況，即所有的程式都在無限期地執行，但是都無法取得任何進展，就成為飢餓（starvation）。

對上例演算法可做一點改進，它既不會死鎖也不會飢餓：即，使用乙個二進位制訊號量對五個think之後的語句進行保護。在開始拿叉子之前，哲學家先對訊號量mutex執行down操作。在放回叉子後，他要對mutex執行up操作。

從理論上講，該解法是可行的。但是從實力角度來看，有效能上的缺陷：任意時刻只能有乙個哲學家進餐。而五把叉子實際上允許有兩位哲學將同時進餐。

#define n  5                        /* 哲學家數目 */
#define left  (i+n-1)%n             /* i的左鄰編號 */
#define right  (i+1)%n              /* i的右鄰編號 */
#define thinking  0                 /* 哲學家在思考 */
#define hungry  1                   /* 哲學家試圖拿起叉子 */
#define eating  2                   /* 哲學家進餐 */
typedef int semaphore;              /* 訊號量 */
int state[n];                       /* 記錄每位哲學家狀態 */
semaphore mutex = 1;                /* 臨界區的互斥 */
semaphore s[n];                     /* 每位哲學家乙個訊號量 */
/* i: 哲學家編號，從0到n-1 */
void philosopher(int i) 
}void take_forks(int i) 
void put_forks(i) 
void test(i) 
}

上面給出的解法是沒有死鎖的，而且對於任意多位哲學家的情況都能獲得最大的並行度。它使用乙個陣列state來記錄哲學家是在吃飯、思考還是餓了。乙個哲學家只有在兩個鄰座都不在進餐時，才允許轉換到進餐狀態。哲學家i的鄰居是由巨集left和right定義。

該程式使用了乙個訊號量陣列，每個訊號量對應於一位哲學家，這樣，所需的叉子被占用時，飢餓的哲學家就可以被阻塞。注意每個程序將歷程philosopher作為朱**執行，而其他例程，如take_forks、put_forks和test都只是普通的例程，而不是單獨的程序。

另乙個著名的問題是讀者—寫者問題，它建模了對資料庫的訪問。

例如，設想乙個飛機定票系統，其中有許多競爭的程序試圖讀寫其中的資料。多個程序同時讀是可以接受的，但如果乙個程序正在更新資料庫，則所有其他程序都不能訪問資料庫，即使讀操作也不行。這裡的問題是：如何對讀者和寫者進行程式設計？

程序ａ操作

程序b操作

是否允許讀讀

允許讀寫互斥

寫寫互斥

typedef int semaphore;
semaphore mutex = 1;    	/* 控制對rc的訪問 */
semaphore db = 1;       	/* 控制對資料庫的訪問 */
int rc = 0;        			/* 正在讀或想要讀的程序數 */
void reader(void) 
}void writer(void) 
}

第乙個讀者對訊號量db執行down。隨後的讀者給計數器rc加1。當讀者離開時，它們遞減這個計數器，而最後乙個讀者則對db執行up，這樣就允許乙個阻塞的寫者可以訪問資料庫。

設想當乙個讀者在使用資料庫時，另乙個讀者也來訪問資料庫，由於同時允許多個讀者同時進行讀操作，所以第二個讀者也被允許進入，同理第三個及隨後更多的讀者都被允許進入。

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