面试题：进程管理之信号量复杂同步场景

同步方案

定义信号量：
- semaphore mutex = 1：用于保护共享资源，确保对readcount的修改是原子操作。
- semaphore wrt = 1：用于实现写操作的互斥，确保同一时间只有一个写者能进行写操作。
- int readcount = 0：记录当前正在进行读操作的读者数量。
读者进程代码：

void reader() {
    while (true) {
        // 进入临界区保护readcount
        sem_wait(&mutex);
        readcount++;
        if (readcount == 1) {
            // 第一个读者，阻止写者
            sem_wait(&wrt);
        }
        sem_post(&mutex);
        // 进行读操作
        read();
        // 离开临界区保护readcount
        sem_wait(&mutex);
        readcount--;
        if (readcount == 0) {
            // 最后一个读者，允许写者
            sem_post(&wrt);
        }
        sem_post(&mutex);
    }
}

写者进程代码：

void writer() {
    while (true) {
        // 阻止其他读写者
        sem_wait(&wrt);
        // 进行写操作
        write();
        // 允许其他读写者
        sem_post(&wrt);
    }
}

高并发情况下可能出现的问题

写者饥饿：由于读者优先，当不断有新的读者到来时，写者可能长时间无法获得wrt信号量，导致写者饥饿。

解决方案

引入公平机制：
- 可以使用一个计数器来记录等待的写者数量。例如，定义int writecount = 0。
- 读者在获取wrt信号量之前，检查writecount是否为0，如果不为0，则等待。
- 写者在开始等待wrt信号量之前，先将writecount加1，离开时减1。
调整信号量获取顺序：
- 可以让读者在获取mutex之后，先检查是否有写者在等待（通过一个标志位或者计数器），如果有写者等待，则读者等待，这样可以避免写者饥饿。例如，定义一个bool write_waiting = false。
- 写者在等待wrt信号量之前，先设置write_waiting = true，获取到wrt信号量后再设置为false。
- 读者在获取mutex后，检查write_waiting，如果为true，则等待（比如通过等待一个新的信号量），直到写者完成操作。

面试题：进程管理之信号量复杂同步场景

知识考点

面试题答案

同步方案

高并发情况下可能出现的问题

解决方案