修改为“使用信号量实现 N 进程屏障”

Question

最近我看到这个问题与 First reader/writer problem 非常相似。

Implementing an N process barrier using semaphores

我正在尝试修改它以确保它可以重复使用并正常工作。

n = the number of threads
count = 0
mutex = Semaphore(1)
barrier = Semaphore(0)


mutex.wait()
count = count + 1
if (count == n){ barrier.signal()}
mutex.signal()

barrier.wait()

mutex.wait()
count=count-1
barrier.signal()
if(count==0){ barrier.wait()}
mutex.signal()

这是正确的吗？

我想知道是否存在一些我没有发现的错误。

Answer 1

您的伪代码正确地将屏障返回到初始状态。无关紧要的建议：替换

barrier.signal()
if(count==0){ barrier.wait()}

恕我直言，更具可读性

if(count!=0){ barrier.signal()} //if anyone left pending barrier, release it

但是，重用屏障的方式可能存在陷阱。描述的屏障有两种状态：

1. 停止每个线程，直到所有线程都处于挂起状态。
2. 恢复每个线程，直到所有线程都运行

没有防止混合它们的保护：一些线程正在恢复，而其他线程已经再次到达第一阶段。例如，你有一堆线程，它们做一些事情，然后在屏障上同步。每个线程体将是：

while (!exit_condition) {
  do_some_stuff();
  pend_barrier(); // implementation from current question
}

程序员预计，所有线程对do_some_stuff() 的调用次数都相同。根据时间可能（或可能不会）发生什么：从屏障释放的第一个线程在所有线程离开屏障之前完成do_some_stuff() 计算，因此它第二次重新进入挂起。因此，他将与当前屏障释放迭代中的其他线程一起被释放，并且将（至少）再调用一次do_some_stuff()。