c - 使用共享内存和信号量实现管道

Question

我正在尝试使用共享内存和信号量来实现管道(可能我还需要信号来完成我的实现)

我遇到了如何正确设置信号量的算法问题。

假设我已经为管道缓冲区分配了一 block 共享内存， 以及一段用于存储管道信息的共享内存(例如管道中有多少字节等......)

1. 我想创建互斥(一次只有一个读取器/写入器使用管道)
2. 如果读者想从空管道中读取内容，我应该阻止他，直到作家写出一些内容
3. 与“2”相同，但写入到完整的管道

我试图寻找答案，但没有找到任何答案，尽管这似乎是一个常见的练习......

我知道一个名为“有限缓冲区问题”或“消费者生产者问题”的解决方案 其实现如下:

有 3 个信号量: 互斥量 - 初始化为 1 full - 初始化为0 空 - 初始化为 n (而 n 是管道中的“字节”数)

消费者代码:

wait(full)
wait(mutex)

remove a byte from the pipe

signal(mutex)
signal(empty)

生产者代码:

wait(empty)
wait(mutex)

add a byte to the pipe

signal(mutex)
signal(full)

此解决方案(用作我的问题的解决方案)中的问题是，在给定时间内，仅从管道中读取或写入一个字节。

在我的问题 - 实现管道中，我不确定写入器将写入多少字节。如果他想写'n'个字节，那么只有管道中有地方他才会写，如果没有，他会写少于'n'个字节......

这意味着编写者在写入之前必须检查管道中有多少可用空间。这是一个问题 - 因为编写者将在没有互斥的情况下触及关键部分(管道的信息)..

所以我考虑把这部分放在关键部分中，但是 - 如果一个作家想要写并且管道已满 - 我怎样才能只让一个读者进入，然后让作家写更多内容？

我很困惑......

任何帮助将不胜感激，谢谢!

Answer 1

没有必要有这么多的互斥体或将它们锁定那么长的时间。在单一生产者/消费者场景中，生产者永远不需要担心可用空间减少(它是唯一可以用完该空间的空间)，对于消费者来说也是如此。因此你的伪代码应该是:

制作人

while (lock_and_get_free_space() < bytes_to_write)
    wait()
unlock()

write(bytes_to_write)

lock_and_update_free_space()

消费者

while (lock_and_get_data() < bytes_to_read)
    wait()
unlock()

read(bytes_to_read)

lock_and_update_free_space()