在读/写线程中使用信号量答案

【问题标题】：Use of semaphores in read/write threads在读/写线程中使用信号量
【发布时间】：2020-04-26 11:24:00
【问题描述】：

我有一个问题，我有多个线程（读取线程）要读取共享数据，到目前为止没有问题。此共享数据将在另一个单线程（写入线程）中更新。

在此写入期间，不应进行读取以防止损坏数据。

我最初的想法是在阅读后使用信号量（Posix 信号量，）。

使用 sem_wait() 和 sem_post() 可以很好地阻止、减少和增加读取线程内的信号量。只要信号量不为 0，sem_wait() 就不会阻塞并允许线程读取数据。

我的问题从这里开始。现在我想让写线程的条件与 sem_wait() 的实际作用相反。只要信号量大于零，我希望写入线程被阻塞，因为这意味着有一个读取线程正在进行中。

当信号量大于 0 时，有什么方法可以阻止它，或者有什么不同的方法可以解决这个问题？

谢谢！

【问题讨论】：

信号量是一个糟糕的选择。 POSIX 提供读/写锁。但实际上最好只使用互斥锁，因为它的锁定/解锁开销最小。

标签： c multithreading semaphore

【解决方案1】：

一种选择是使用 POSIX read-write lock，其中多个读取器可以获取锁，除非有写入器。

另一个选项是较低级别的seqlock，但正确实施和使用可能会比较棘手，因为它需要很好地掌握memory model 数据竞争和内存顺序。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您必须使用信号量，并且处于 unix-y 类型的环境中，我认为您会遇到这样的问题：

typedef struct rwl RWL;

struct rwl {
    sem_t  lock;
    sem_t  wread;
    sem_t  wwrite;
    int    nreaders;
    int    nwriters;
};


void RWL_REnter(RWL *l) {
    while (1) {
        sem_wait(&l->lock);
        l->nreaders++;
        if (l->nwriters) {
            sem_post(&l->lock);
            sem_wait(&l->wread);
        } else {
            sem_post(&l->lock);
            break;
        }
    }
}

void RWL_WEnter(RWL *l) {
    while (1) {
        sem_wait(&l->lock);
        l->nwriters++;
        if (l->nreaders || l->nwriters > 1) {
            sem_post(&l->lock);
            sem_wait(&l->wwrite);
        } else {
            sem_post(&l->lock);
            break;
        }
    }
}

void RWL_WExit(RWL *l) {
    sem_wait(&l->lock);
    if (--(l->nwriters)) {
        sem_post(&l->wwrite);
    } else while (l->nreaders--) {
        sem_post(&l->wread);
    }
    sem_post(&l->lock);
}

void RWL_RExit(RWL *l) {
    sem_wait(&l->lock);
    if (--(l->nreaders)) {
        sem_post(&l->wread);
    } else if (l->nwriters--) {
        sem_post(&l->wwrite);
    }
    sem_post(&l->lock);
}

在功能上，lock 是结构体的互斥体，wwrite、wread 分别作为写者和读者的条件变量。 nreaders 需要记住有多少并发读者（因为你不能等待 +tive 信号量）和 nwriters 需要多少作者在等待[你不想在任何一种情况下盲目发帖]。

【讨论】：